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金属3Dプリンターとは?使い方から人気製品まで徹底解説

キャド研

金属加工を手掛ける企業の間で話題になっているのが金属3Dプリンターです。
デジタルデータを使用する金属3Dプリンターは、金属を加工する際の新たな選択肢として多くの企業が関心を持つようになっています。
この記事では製品の実例や使い方・代表的な方式などを挙げながら、金属3Dプリンターについて解説していきます。

金属3Dプリンターとは?

金属3Dプリンターと聞いても今一つピンとこない人は、プラスチックなどを加工する一般的な3Dプリンターをイメージしてみるとイメージがわくかもしれません。
金属3Dプリンターは、パソコンなどで制作したデジタルデータをもとに、金属を所定の形に造形していく機械のことです。
デジタルの情報を使ってプラスチックなどを加工する3Dプリンターは、さまざまな分野で使用されるようになっています。
金属3Dプリンターもこのような3Dプリンターと基本的な原理は同じです。
ただ、この3Dプリンターの場合は材料に金属を用います。
粉末状に加工した金属やワイヤなどを使うのが、金属3Dプリンターの特徴です。

金属プリンターが注目される理由

金属3Dプリンターが注目されるひとつのきっかけになったのが、製品を設計するプロセスにCAE解析が導入され始めたことです。
CAE解析は、パソコンのデータ上で製品の詳細がチェックできる技術です。
この解析を行うと、製品に負荷がかかりやすい部分などを画面上で確認することができます。
CAE解析のメリットは、問題点をあらかじめ把握したうえで精度の高い試作品の制作ができる点です。
このような技術の登場で、金属3Dプリンターのニーズが高まるようになりました。

金属3Dプリンターの代表的な製品

金属3Dプリンターは、アメリカやドイツ、日本などの世界各国で製品が開発されています。
例えばアメリカの3D Systems社が開発したのは「ProX DMP 320」などのProXのシリーズです。
また、ドイツではEOS社が「EOS M 290」などのモデルを発表しています。
日本のメーカーが開発した製品では、松浦機械製作所の「LUMEX-Avance 25」や「LUMEX-Avance 80」などがよく知られています。

金属3Dプリンターの実例

金属3Dプリンター

金属3Dプリンターは、部品の試作品製作などに広く用いられるようになっています。
CAE解析の登場で金属製品の製造プロセスがこれまでと変化したことで、金属3Dプリンターを取り入れる企業も増えてきました。

金属部品やアクセサリーなどに活用

金属3Dプリンターが実際に使われているのが、金属部品やアクセサリーの製作です。
あるメーカーでは、チタンを素材にした試作品の金属部品を金属3Dプリンターで製作しています。
航空機やロケットの部品の試作品製作に活用を始めている企業もあり、幅広い業種で運用がスタートされつつあります。
この他複雑なパーツを組み合わせたネックレスの製作なども、金属3Dプリンターが活用されている事例です。
デジタルデータを用いることで、多様なデザインの製品が短時間で造形できるようになりました。

金属3Dプリンターの使い方

金属3Dプリンターを使用するときは、あらかじめ「3DXpert」などの専用のソフトウェアで3DCADのデータを加工しておく必要があります。
このプリンターは複数の層ごとにまとめたデータの情報を取り込んで、積層造形を行う仕組みになっています。
機器の仕様や操作方法は製品によって異なるため、使用する際には確認が必要です。

金属3Dプリンターで使える金属の種類

いろいろなメーカーから発売されている金属3Dプリンターは、複数のタイプにわかれています。たとえば、代表的なのが次の2つの方式です。

  • パウダーベッド方式
  • メタルデポジッション方式

パウダーベッド方式は、専用のトレーなどに金属の粉末を敷いてベッドを作り、データをもとに計算された角度からレーザーや電子ビームを当てて積層造形していく方式です。
造形をする際には、金属を凝固させる焼結法や金属を溶かして形を作る溶融法、溶解法のアプローチなどがあります。
メタルデポジッション方式は、金属の粉末の吹き付けと溶解を同時に行う方式です。
この方式では、レーザーで金属の粉末を溶かしながら所定の場所に積層、凝固させていきます。
メタルデポジッション方式には、合金ワイヤを溶かして積層するアプローチもあります。

金属3Dプリンターを使うメリット

金属3Dプリンターを使用すると様々なメリットがあります。

試作品製作がスピーディーに行える

デジタルデータを利用する金属3Dプリンターは、余り時間をかけずに試作品の製作ができるのがメリットです。
データの情報をあらかじめ入力しておけば、1つの試作品を短時間で完成させることができます。
また、試作品製作にかかるコストも抑えられます。

多様なデザインが設計できる

デザインの表現性に優れている点も、このプリンターのメリットと言えます。
複雑な形状を忠実に表現できたり、細かい造形までしっかりと行えたりするところは金属3Dプリンターならではです。

金属3Dプリンターの課題

金属3Dプリンターの課題となっているのが、以下のような点です。

機器の導入費用や材料費を抑える

機器の導入費用や材料のコストをできるだけ減らすことは、金属3Dプリンターの課題のひとつです。
金属3Dプリンターを運用するときのコストは徐々に下がる傾向がありますが、より負担が軽くなれば普及するペースも速くなることが考えられます。

造形の精度をアップする

金属3Dプリンターは、いろいろなデザインを表現できるのがメリットです。
ただし、このプリンターの造形の精度には、製品や方式によって差があります。
より精度の高い造形を実現するには、引き続き製品の改良を行っていく必要があります。

さまざまな用途に活用されている金属3Dプリンター

デジタルデータの情報から金属の加工ができる金属3Dプリンターは、様々な用途に使用されている機械です。
金属3Dプリンターの発売を始めるメーカーも増えており、製品の機能にもバリエーションが見られるようになっています。
金属加工の仕組みや加工方式、課題などをチェックしておくと、今後の導入の際に役立つでしょう。

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