Boyanでは、コアビジネスではありませんが、時折ラピッドプロトタイピングに取り組むことがあります。この分野は信頼できるパートナーが対応しており、お客様が適切な3Dプリンティングサプライヤーを探す手間を省き、より迅速で信頼性の高いサービスを提供しています。.
我々の文脈における3Dプリンティングの主な目的は以下の通りである：
1.設計検証と機能確認:
金型製作を開始する前に、3Dプリンターで設計に誤りがないか、期待される機能要件を満たしているかを確認します。これは3Dプリント作業の大半を占め、主に金型製作開始前の最終チェックの役割を果たします。.
例1
これは、2つのアルミ形材を接合するために当社が設計したプラスチック製コネクターです。スナップフィット機構が組み込まれているため、組み立て時に大きな圧縮力がかかります。そのため、他のプラスチックに比べて強度が高いナイロン素材でこのサンプルを印刷することにしました。.
しかし、スナップフィットの弾力性は本物のナイロンよりもやや劣ります。それでも、当社の期待と要件を満たしています。.
例2
この例では、さまざまな部品を組み立て、締まり具合や緩み具合をテストし、スナップフィットが予想通りに機能することを確認することができる。.
2.プレゼンテーションのプロトタイプ:
3Dプリントしたプロトタイプを社内外のデモンストレーションに使用し、改良の可能性をさらに追求したり、プロジェクトを継続するか終了するかを評価したりします。プリント後、プロジェクトの継続は不確実なままです。.
3.小ロット生産:
通常、50個から150個で、金型コストを節約しながら市場の受容性をテストする方法です。金型製造コストに匹敵する可能性があるため、この投資が費用対効果に優れているかどうかを評価することが極めて重要である。重要な違いは、生産サイクルの大幅な短縮にある。さらに、機械的特性と寿命を考慮した材料の選択も重要です。標準的なフォトポリマー樹脂が必ずしも適しているとは限りませんが、ナイロンのような素材が一般的です。.
4.検査ツールとしての活用:
フォトポリマー樹脂で印刷された製品は、±0.1～0.2mmの精度を達成することができ、検査治具としての使用に適しています。このアプローチにより、複雑な3次元表面を初期設計と照らし合わせて検証することができる。さらに、これらのツールを3Dプリントするコストは、CNC機械加工よりも大幅に低い。つまり、精度はやや劣り、寿命も短いが、はるかに安価な検査治具として効果的に使用できるのだ。.
例3
この例では、3Dプリントサンプルを使用して、射出成形部品の三次元輪郭が意図した設計曲率と一致するかどうかを検証します。まず、この検査治具の形状を設計する必要があります。これは製品の3D曲面に基づいてリバースエンジニアリングされます。.
プラスチック製品ができあがったら、治具にはめ込み、手を使ってフィット感を測り、輪郭がぴったり合っているか目視で確認する。.
要約すると、3Dプリンティングは、デザイン検証から市場テストまで、ラピッドプロトタイピングにおいて多目的な役割を果たしています。私たちは、専門パートナーとのコラボレーションを通じて、包括的かつ効率的な3Dプリンティングソリューションをお客様に提供しています。.
5.変形を矯正するための支持構造： 5.
プラスチック製品は時に変形したり反ったりすることがある。一般的な解決策は、射出成形直後に製品内部にサポート構造を用いて変形を抑えることである。サポートが取り除かれると、製品は滑らかな状態になる。.
これらのサポート構造は、製品の側壁にうまくフィットするように三次元曲面形状で設計する必要があり、局所的な点接触による跡を避けることが重要です。このような設計に対する従来のCNC加工方法はコストがかかりますが、3Dプリンティングを活用することでコストを大幅に削減できます。.
例4
例えば、下に示すプラスチック製品では、射出成形後に一方の側壁がへこみ、もう一方は平坦なままです。これを考慮して、製品を効果的に成形するためのサポート構造を設計しました。.
3Dプリントに使用する素材
現実には、ラピッドプロトタイピングや3Dプリンティングに利用できる材料は数多くありますが、その多くは広く普及していないか、かなり高価です。そのため、コストと入手可能性を考慮し、現在は以下の4種類の材料のみを使用しています：
1. 光重合樹脂: これは広く使用されている3Dプリンティング材料であり、バランスの取れた全体的な性能が評価されています。フォトポリマー樹脂で印刷された部品は、滑らかな表面、適度な強度、中程度の耐熱性を備え、比較的低コストです。しかし、欠点もあります。持続的な荷重下では十分な強度が得られない可能性があり、長時間の応力で変形し、時間の経過とともに変色する可能性があります。.
2. ナイロン: より高い強度で知られ、射出成形ナイロンの60～80%に達すると報告されています。しかし、実際の強度は、使用される設備、生産材料、製造プロセスなど、各工場の条件によって異なる場合があります。ナイロンは目に見える粒と線があり、表面に顕著なテクスチャーがあり、やや高価でもあります。.
3. PMMA（アクリル）: 主に透明性が要求される部品に使用されます。しかし、その透明性は射出成形の透明部品ほど高くなく、表面の不均一さとマットな外観があります。.
4. シリコーン、TPU、その他の軟質ゴム材料: これらの材料は非常に実用的で、軟質ゴム製品のラピッドプロトタイピングソリューションを提供します。従来の軟質ゴム材料の特性をある程度模倣し、柔らかさと弾力性が要求される用途に適しています。.
全体として、当社の3Dプリンティング材料の選択は、性能、コスト、アプリケーションの汎用性のバランスを取ることを目的としています。特定のニーズに適した材料を慎重に選択することで、ラピッドプロトタイピングと小ロット生産におけるお客様の要求に効果的に対応できます。.
ラピッドプロトタイピング技術と材料の総合表
プロトタイピング技術（3Dプリンティングなど）の急速な進歩と利用可能な材料の多様化により、それぞれを深く理解する必要は必ずしもありません。一般的な知識で通常は十分です。.
より簡潔で明確なリファレンスを提供するために、現在市場で入手可能な一般的なラピッドプロトタイピングプロセスと、それらに対応する材料およびこれらの材料の形状を一覧表にまとめました。こうすることで、クライアントやパートナーは必要な情報に素早くアクセスし、それぞれのニーズに合わせたより効果的な意思決定を行うことができます。.
| ラピッドプロトタイピング技術 | 対応材料（プラスチックのみ） | 素材の形態 |
|---|---|---|
| 溶融堆積モデリング（FDM） | PLA、ABS、PETG、TPUなど。. | フィラメント |
| ステレオリソグラフィー（SLA） | フォトポリマー樹脂 | 液状樹脂 |
| 選択的レーザー焼結(SLS) | ナイロン、ポリスチレン | パウダー |
| デジタル・ライト・プロセッシング（DLP） | フォトポリマー樹脂 | 液状樹脂 |
| 溶融堆積モデリング（FDM） | PLA、ABS、PETG、TPUなど。. | フィラメント |
| ポリジェット印刷 | 各種フォトポリマー樹脂（軟質、硬質） | 液状樹脂 |
| パウダーベッドとインクジェットヘッドによる3Dプリント | 金属粉、プラスチック粉（PMMAを含む）、セラミック粉 | パウダー |
| バインダージェッティング（プラスチック用） | アクリル、ナイロン | パウダー |
| CNC機械加工（試作用） | ABS、ポリカーボネート、アクリル、ナイロン | ソリッド・ブロック |
| 真空鋳造 | ポリウレタン樹脂（各種プラスチックを模倣） | 液状樹脂 |
概要
要約すると、ラピッドプロトタイピングは当社の主業務ではありませんが、信頼できるサプライヤーを通じてこれらのサービスを提供することができます。この記事では、利用可能な主要な材料を概説し、迅速な理解のための例を提供しました。これらのサービスが必要な場合は、お気軽にお問い合わせください。.
よくある質問
STL、STEP、またはX_Tファイル形式を使用できます。他のフォーマットも使用できますが、通常はこれらのフォーマットに変換する方が安全です。.
一般的には1gあたり$0.1～0.15。製品が小さいほど単価は高くなる。.
3Dプリント用のナイロンには、グラスファイバー入りやグラスファイバーなしなど多くの種類がある。前者はより高価です。一般的に、価格は1グラムあたり$0.25～0.35です。.
先ほどの単価を見てもわかるように、3Dプリントの単価は高いが、金型の初期投資コストはかからない。一般的に、50～100枚の3Dプリントのコストは、金型のコストに達することがある。さらに、3Dプリントの材料は射出成形で使われるプラスチックよりも劣ることが多い。.
感光性樹脂のサンプルは1日、ナイロンなどは通常1～3日。.
