金属造形の豆知識

金属造形の仕組み

金属造形は簡単に言うと金属の3Dプリンターと言うことになりますが、昔では考えられなかったアイディアです。そこで今回は、金属造形について理解していただくために、仕組みについて紹介します。

まず初めに、モデルのデータをスライスデータに変換をします。スライスデータとは何かと言うことですが、CTスキャン画像と同じようなものになります。その後、3Dプリンターになっていくのですが、金属を重ねていくのは従来では考えられなかったことなので不思議と思う方も多いと思います。実は、金属を3Dプリントする方法は大きく分けると2種類の方法があるのですが、レーザーを使用する方法と、ビームを使用するものです。この2種類に関しては簡単に説明をすると金属を溶かすための道具です。2種類の道具を使用して金属を溶かしながら3Dプリントをしていきます。

次に造形エリアには0.03~0.04㎜という薄さで金属の粉を敷き詰めていきます。そこにレーザーを照射し、金属を溶かしていきます。溶接の原理に似ています。レーザーやビームの焦点は一定でなければならないため、1層が終わると造形ステージが下がり始め、次の金属の粉が敷き詰められていきます。同じことを繰り返し行い、作業を進めていきます。どんどん作業は進んでいくので、途中で造形品の形を見ることはできないというのも特徴です。見られるのはあくまでも2次元1枚の塗りつぶしの工程だけです。ある意味金属の3Dプリンターの大きな特徴になります。金属を溶かして潰していく工程が終わったらあとは完成品を切り離して完成になります。しかし、金属を熱で溶かして造形を行いますので、普通に考えると高温ですぐに取出しできないのではないかと思ってしまいますが、焼結の終わった層はどんどん冷えてゆくため、造形終了後10分ほどで取出しできるのです。

金属造形の強度

金属造形をするにあたって、たくさんの方が気にされることが強度です。どんなに優れた機能を持っていたとしても強度がなければあらゆる場面で使用することができません。では、実際に金属造形の強度は一体どのくらいなのでしょうか。

結論から言うと、今の技術で金属の3Dプリンターを作成しても、引張強度・降伏強度については量産と同等に近い強度が出ており、問題ないとされています。作り初めのころは強度で悩むことも多かったようですが、試験を重ねて作られているので、高い強度を実現することができています。

また、将来については航空機や医療分野で活躍することが想定されているので、その場合は疲労強度なども向上させる必要があります。強度が上がることによって、将来は医療の分野で命を救ったり、飛行機の部品になったりすることも考えられます。先が楽しみとも言われているものなので、どんどん進化していく技術となっています。

将来について話しましたが、今でも一般用途なら問題のない強度となっているので、あらゆる場面で活躍ができる日も近くなってきているのかもしれません。

金属3Dプリンターを導入するメリット

金属造形をするためには3Dプリンターが必要不可欠になりますが、導入することでのメリットはどういったことがあるのでしょうか。今回は導入することでのメリットについての紹介をします。

まず一つ目のメリットは、部品製作をスムーズに行うことが可能だということです。部品の製造は、今までは金型からの反転製作、あるいは技能者の技術によって進められてきましたが、金属3Dプリンターを導入することによって、短期間で製造できるというのはとても魅力的です。また、人件費は何よりもかかると言われていますが、3Dプリンターがあれば、人件費を削減することもできます。3Dプリンターを購入するのには多少のコストはかかりますが、初期費用だけで後はメンテナンスのみとなるので、人件費よりもはるかに安くすることが実現されます。部品を製造するのはとても大変なことなので、人間の負担を減らすためにもとても必要な方法です。こういったことからも導入することでメリットを得られます。

また、費用を削減することだけでなく、将来性もあるのが最大のメリットです。将来の物作りは3Dプリンターが主流になることもあるので、今のうちに導入をし、知識を身に着けておくだけでも将来の企業の発展にもつなげられる可能性があります。たくさんの可能性を秘めているのです。