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デスクトップ機器向けに開発された金属フィラメント

金属を造形できる3Dプリンターが増えてきています。しかしその多くが粉末状の材料を使用したり、高額でサイズも大きいため、オフィスに置くことが難しいものばかりです。そのため、需要はあるけれども購入に至らないケースがほとんどでした。
そんな中登場したのが、従来よりも10分の1程の値段で購入できる3Dプリンターで造形が可能な第一セラモ株式会社の金属フィラメント。デスクトップという3Dプリンターの中では小型で安価なプリンターを使用して造形でき、何も加工しなくても造形後素手で触ることができる安全性を兼ね備えた製品がでました。

金属・セラミックスを製造する会社、第一セラモ様

デスクトップ機器で使える金属フィラメントを提供しているのは、滋賀県東近江市に所在する第一セラモ株式会社(以後第一セラモ社と記載)です。金属およびセラミックス部品を製造するための材料として、粉末と樹脂の混練物を製造している会社で、新たにFDM3Dプリンターのフィラメントが開発されました。
通常金属を溶かすのには1400℃以上の加熱が必要ですが、第一セラモ社のフィラメントは240℃で溶かして造形できるので、金属の造形でも低温で処理することが可能になっています。また、従来の技術では造形後に硝酸などを含む溶液での脱脂加工が必要でしたが、こちらのフィラメントは炉で焼く脱脂焼結のみで完結します。
第一セラモ社独自の製法で、粉も硫酸も使わずに金属を造形できるだけでなく、こちらの金属フィラメントはFDM3Dプリンター世界シェアNo.1のUltimaker社が発売するSシリーズで造形が可能です。


安全に配慮したフィラメントの仕組みについて

フィラメントは金属の粉を樹脂で固めて作っており、実際にFDM方式の3Dプリンターで造形する時に樹脂が溶けることで、パーツの形を形成しています。その後、炉でじっくり熱する事により、樹脂の部分だけが溶けて高精度の金属パーツが完成します。炉は島津製作所様が提供している炉を採用しています。

また、造形の際に、Ultimaker社のS7プリンターを使用することにより、空気中に樹脂を溶かした時に出る嫌な匂いを除去することができます。Ultimaker S7にはエアーフィルターを搭載することができ、プリンター内部および外部に有害な物質や嫌な匂いが出るのを防ぐことができます。それに加えて、ノズルもワンタッチで交換できるなど、ユーザーへの細かい配慮が特徴も兼ね揃えています。

現在の取り組みについて

第一セラモ社ではステンレスに加え、純銅、チタンなども造形できるフィラメントを開発しています。また、素材メーカーが要望する粉末にも対応するなど、日々研究をされています。

今回ご紹介しましたフィラメントと対応するプリンターに関してはこちら
金属フィラメント:https://www.brule.co.jp/materials/material-brands/daiichi-ceramo.html
対応プリンター :https://www.brule.co.jp/ultimaker/ultimaker-3d-printer/ultimaker-s7.html

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3Dプリント ケーススタディ 製造業

3D プリンタが自動溶接をサポートする仕組み

UltiMaker S5 ProBundle と協働ロボット

溶接専門企業Elektrolas社 (以下、Elektrolasと略)は、約 25 年前の設立以来、溶接機器の供給と保守を行う企業からトレーニングや品質管理サービスも提供する企業と進化し、最近では溶接自動化サービスも提供しています。

この拡大と並行して、このオランダ企業は使用するテクノロジーの面でも進化してきました。

今回は3D プリンタ (具体的にはUltiMaker の S5 ProBundle ) を導入して、自動溶接セットアップの改善と操作の合理化を実現した事例をご紹介します。

3Dプリンタ導入の道

従来の製造技術に精通している多くの企業と同様に、Elektrolas も 3D プリンタを導入する利点をすぐに認識していませんでした。

Elektrolas のテクニカルマネージャーである Thije van Delft 氏は自らこの技術に投資し、溶接の分野でどのように使用できるかをテストしていきました。

Thije van Delft氏は

「学校で 3D プリンタを使ったテストをいくつかやったことがあって、会社のオーナー (Joost van den Hooven氏) に 1 台買ってもいいかと尋ねました。

彼は導入は難しいと言ったので、私は『自分で買います』と言って、数百ユーロで非常にシンプルな 3D プリンタを導入し始めました。私たちはいくつかテストをして、しばらくして Joost も納得しました。」

そこから、Elektrolas は、企業研修に参加している工学部の学生 (勉強を通じて 3D プリンタに精通。) と相談して、どの 3D プリンタに投資すべきかを検討しました。

熟考の末、UltiMaker の S5 ProBundle が選択しました。

新しい使用用途を発見

UltiMaker 3D プリンタは同社で重要な役割を果たしており、特に Elektrolas は自動化部門 (van Delft 氏が先頭に立って) を強化し、オランダ国内外の顧客にロボットおよびコボット溶接システムを供給しています。

同社はこれまでに数十台のコボット溶接システムを販売および設置しており、これにより顧客はリードタイムを短縮し、一貫した品質を実現できるようになり、同時に溶接部門の労働力不足も緩和されています。

UltiMaker S5 ProBundle を手に持つ Thije van Delft 氏と、その後ろにあるコボット溶接装置。

3D プリンタは溶接コボットに取り付けられて作業をスムーズに進めるロボットアームのクランプ製造にも活用されています。

Van Delft 氏は次のように説明します。

「トーチホースをロボットに取り付けるホルダーとアームクランプがあります。これは 2 つの部品で構成されています。1 つはロボットにクランプする部品、もう 1 つはホースに取り付ける部品です。これらはピンで固定します。スライス加工や従来の製造技術を使用しても、不可能です。」

クランプの複雑な形状とコスト、そして時間を考えると 3D プリンタが最適です。

同社はまた、3D プリンタで造形されたクランプの交換部品を素早く繰り返し造形できることも発見しました。

Tough PLA で作られたクランプは、時々壊れることがあります。

van Delft 氏は、振り返ります。

「翌日に新しいものをプリントして、顧客に送るのは非常に簡単です。壊れた部品の写真を送信するだけで、私たちはプリンタを起動し、翌日には DHL で顧客に送ることができます。もちろん、オンデマンドでプリントできるため、予備のクランプを大量に在庫する必要がないという明らかな利点があります。Elektrolas は、ロボットやコボットシステムに手動溶接トーチを取り付けるための一時的なホルダーの製造にも3D プリントを活用しました。手動溶接トーチを自動化システムに統合したいと考えていた顧客のニーズを満たすことができました。この溶接トーチのサプライヤーに連絡しましたが、自動バージョンの納期は 10 ~ 12 週間でした。」

溶接トーチをロボットに取り付けるためのホルダーを造形することで、溶接トーチのサプライヤーからの最終部品を待つ間、顧客にを提供できました。

これにより、システムのダウンタイムによって妨げられることなく、自動化された溶接生産を継続することができました。

UltiMaker の S5 ProBundle を選ぶ理由

UltiMaker Elektrolas はどちらもオランダに拠点を置いていますが、3 年前に 3Dプリンタの導入を検討し始めたとき、それは会社の強みの一つに過ぎませんでした。

UltiMaker S5 ProBundle は、UltiMaker の信頼性の高いデュアル押し出し技術と、自動材料管理、優れた空気ろ過、フィラメントの湿度制御などの高度な機能を組み合わせたプロ向けの仕様で、造形サイズも大きく (330 x 240 x 300 mm)、Elektrolas では大型部品を造形することが多いため、これは同社にとって重要な要素でした。

S5 の大型プリントベッドでは、複数の造形を同時に完了できます。

使いやすさと造形品質も、van Delft 氏と彼のチームにとって最優先事項で、UltiMaker S5 ProBundle は、その両方の面で期待に応えました。

Elektrolas は、Curaでセットアップとプリント設定を保存できるため、一貫した美しい形状を実現しています。

van Delft 氏が説明するように、彼と彼のチームは、必要な部品をSolidWorksで設計し、ボタンにタッチするだけでオンデマンドでプリントすることができます。

これは、プリント設定を事前にプログラムした研修生たちの仕事、そしてボタン 1 つでプリントできる UltiMaker の直感的なユーザーインターフェイスのおかげでもあります。

「たとえば、顧客が特別な機械で溶接したいが​​、ロボットに溶接トーチがない場合、通常の溶接トーチを取り、SolidWorks でホルダーをスケッチして造形することができます。」

この方法だと、テスト部品を翌日に納品できます。

材料に関しては、Elektrolas は主にUltiMaker Tough PLAを使用しています。

これは、優れた靭性 (ABS に類似) と最小限の反り、優れた物質特性を保有する手頃な価格で提供する PLA フィラメントです。

Tough PLA は UltiMaker のポートフォリオの中で最も堅牢な材料ではありませんが、溶接会社のクランプとホルダーのニーズを満たしています。

材料の弱点でさえ、利点であることが証明されています。

「ロボットの操作者がミスをして、ロボットが移動中にトーチが角にぶつかってクランプを壊れた際、3D プリントした新しいクランプの造形依頼を 2 回受けました。

 ここでは、クランプが壊れるのは良いことです。クランプが壊れるとトーチが壊れるのを防ぐからです。クランプは高価ではなく、交換も簡単ですが、トーチはそうではありません。」

と van Delft 氏は詳しく説明します。

3D プリンタで造形されたクランプは、溶接ホースを安全に固定します。Tough PLA で造形することで、クランプは頑丈になるだけでなく、必要に応じて迅速かつ手頃な価格で交換できます。

Elektrolas は、S5 ProBundle に付属する他の機能も活用しています。

内側から外側への密閉された空気の流れを提供し、プリント中に生成される超微粒子 (UFP) を最大 95%分解する Air Manager、

最大 6 本のフィラメントスプールを保管して保護し、フィラメントの終端検出と自動スプール切り替え機能を備えて、自動造形が可能なMaterial Stationです。

「大きな造形物の場合、プリント時間は 35 ~ 45 時間程です。造形物が大きいため、Material Stationは PLA を自動的に交換し、翌日の準備ができるまでプリントを継続します。」

と van Delft 氏は付け加えます。

Elektrolas は、3D プリンタのメンテナンスと技術サポートのために、アーネム、ベスト、ハルリンゲンに拠点を置くオランダの 3D プリンタのシステムおよびメンテナンスプロバイダーのサプライヤーであるMakerPointを利用しています。

従来の製造業向けの直感的な 3D プリンタ

こちらは海外事例になりますが、BruleはUltiMaker の総代理店として3Dプリンタを通じて、学校法人様から企業様まで幅広いモノづくりを支援して参りました。

使いやすいタイプのSシリーズや新しく販売した産業向け『Factor 4』などございます。

是非、ご覧ください。

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Autodesk-Formlabs 合同ウェビナーを開催

Formlabs社とAutodesk社は、2021年9月2日に合同ウェビナーを開催いたします。

ウェビナーテーマ: 各製品の特長とFusion 360に搭載されたFormlabs専用の新しいワークフローについて

Fusion360を提供するAutodesk社と3DプリンターメーカーであるFormlabs社が合同ウェビナーを開催します。本ウェビナーでは、2社トークセッション形式による各製品の特長とFusion 360に搭載されたFormlabs専用の新しいワークフローについてご紹介いたします。

新しいワークフローでは、設計~製造工程をこれまで以上にシームレス化し、後工程での設計変更がさらに簡単になります。問題に対する解決手順を、事例を交えながら、最も効果を発揮する活用方法とともに紹介いたします。下記よりぜひ登録ください!


ウェビナー概要

開催日時9月2日(木)14:00-15:00
主催Autodesk社および、Formlabs社
使用言語日本語
料金フリー
登録事前登録制 こちらより登録ください (招待元はBrule Incを選択ください)
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Autodesk-UltiMaker 合同ウェビナーを開催

UltiMaker社とAutodesk社は、2021年8月19日にAutodesk-UltiMaker合同ウェビナーを開催いたします。

ウェビナーテーマ Fusion 360とUltiMakerによる設計と製造の高速化

Autodesk社のSteven Chiu氏とUltiMaker社のWilliam Lee氏が、Autodesk Fusion 360とUltiMakerを使って、いかにデザインに命を吹き込み、製造工程を簡略化するかを紹介します。

  • Autodesk Fusion 360とUltiMaker Digital factoryがどのようにデザインから製造までのワークフローを合理化し、日常業務に役立つ新しい興味深い機能を提供しているかについて、スティーブンとウィリアムとのライブチャット
  • Fusion 360とUltiMaker Digital factoryのライブデモ、ソリッドモデル作成、ジェネレーティブデザイン、UltiMaker Printersでの3Dプリントの準備と制作について
  • 賞品が当たるトリビアクイズ

ウェビナー概要

日付2021年8月19日
時間16:00- JST(日本時間)
使用言語英語
主催Autodesk社および、UltiMaker社
プラットフォームZoom
料金フリー


ご登録はこちらより

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3Dプリント エンジニアリング 医療 製造業

SmartSlice for Curaで構造最適化して義足を製作

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3Dプリント エンジニアリング 自動車 航空宇宙 製造業

機械設計

メタルプリントによるカスタム加工

Cus試作や組立のための個々のカスタム加工は、コストと時間がかかります。3Dプリンターを活用して金属を直接プリントする企業は、外注費や機械加工の滞留を減らし、新たな収益の可能性を広げています。以下のケースにより、その方法を学んでください。

  • 組立工程を集約することによる生産性向上
  • 3Dプリントによる他の方法では実現できないデザイン要素の引き出し
  • ラピッドプロトタイピングによって製品をより早く市場投入

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3Dプリント エンジニアリング 自動車 航空宇宙 製造業

エンジニアリングと生産のための「3Dプリント導入」を成功させるために

エンジニアリングと生産における14のケーススタディ

本ケーススタディでは、企業がどのようにFormlabs SLA技術をワークフローの中で使用しているかを確認することができます。ラピッドプロトタイピング、製造ツール、ハイブリッド製造、最終製品など、さまざまな活用事例をカバーしています。どのように成功したのかをご確認ください。

  • 複雑なサプライチェーンの問題の回避
  • 部品あたりのコストを最大90%削減
  • 試作、製造、治具の内製化実現
  • 製品の多品種化を実現
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3Dプリント エンジニアリング 自動車 航空宇宙 製造業

既存機械の増強

強度を維持しながらパーツ軽量化

自動化されたロボット機器を扱う際には、機械を構成するすべてのパーツ重量と強度要件を満たすことが重要です。HARBEC社は、他の積層造形プロセスと比較して、強度を向上させながら重量を減らすことを可能としました。SLS方式の3Dプリンターがどのように役立ったのかをご覧ください。

  • ロボットパーツの軽量化
  • 従来のSLA技術よりも強度が向上
  • 摩耗部品の内製化による時間とコストの削減
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3Dプリント エンジニアリング ジュエリー(宝飾) 自動車 製造業

3Dプリントによる射出成形金型

射出成形のコストとリードタイムの削減

従来の方法で射出成形用金型を製作するには、多くの特殊な設備、時間、費用が必要でした。Novus社は、3DプリントとFormlabs社のRigid 10k樹脂マテリアルを活用することで、外注するのに比べて数分の1のコストで、何日も早く型を作成することができました。このケーススタディでは、以下の概要を説明します。

  • 射出成形のワークフローで3Dプリントを活用する方法
  • Rigid 10K樹脂マテリアルによってNovus社がどのように高速設計を実現したのか
  • 3Dプリントされた型を使った射出成形のベストプラクティス
  • など
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3Dプリント エンジニアリング 自動車 航空宇宙 製造業

3Dプリントした工具や固定具により時間とコストを削減

3Dプリントによるワークフローの最適化

製造現場でのニーズが多様化し、供給計画を立てることが難しい場合があります。射出成形金型メーカーのMetro Plastics社は、UltiMaker S5の3Dプリンターを日常的な製造設備とし、日々のニーズにおける時間、コスト、人手を節約しています。同社は次のことを実現しました。

・社内ツールショップのリードタイムを大幅短縮
・カスタムパーツを製作し、簡単なプリントと最小限での後処理を実現
・各パーツの大幅なコスト削減を実現
など