技術情報:粉末造形

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  • 粉末造形
  • 切削加工
  • 真空注型

粉末造形とは

パウダー状の微粒子材を高温に熱し高出力レーザーでその粒子を焼結させ積層を行う技術です。 材料の主成分は強度・耐久性に優れたナイロンであるため、組み付け確認モデル、実装試験モデル等の試作品に向いた製品を提供することができます。光造形品をマスターにし真空注型品に置き換えるプロセスを簡便化し上記モデルの提供ができることが最大のメリットと言えます。

粉末造形の用途

粉末造形品は形状確認、評価実験、機械部品、営業用サンプル、加工用マスターなどに利用されており、航空、自動車、家電、民生機器、情報通信、建築、等幅広い分野での試作評価サンプルとして用いられています。

特に粉末造形の最大の強みは強靭な材料強度であることから、実動する評価試作部品や民生機器部品等に多いヒンジ形状での折り曲げテストなどの機能検証用試作に多く使用されています。

特徴として強度・耐久性のバランスに優れており、機能試験の試作品に適しています。

デザイン

  • 意匠・形状の確認用試作モデル
  • プレゼンテーション用評価モデル
  • 3Dデーターチェック用モデル

意匠データのみでは確認が出来ない形状確認や強度を要するデザインモック製作等に用いられます。

製品開発・製品設計

  • 機能確認用試作モデル
  • 性能評価用試作モデル
  • 実装評価用試作モデル

工業製品開発において、強度の要する部品等に活用されます。一体で造形ができる事から折れやすいつめ形状の評価や繰り返し評価したいスナップフィットなどの試作サンプルにも活用されています。
特徴として強度・耐久性のバランスに優れており、そのため自動車関連の強度が必要なエンジン回りの樹脂部品やヒンジ部などの試作品等にも使用されます。

生産技術・製造技術

  • 金型製作前の検討用モデル
  • 生産工程の検証用モデル
  • 生産用冶具

試作品製作はもとより量産部品用冶具としても活用される事も有ります。具体的には塗装・印刷の固定冶具などにも応用されており、冶具製作の費用削減、短納期治具調達と広く活用されています。

製作のプロセス

PROCESS1

3Dデータを作成し、STLデータに変換し、積層ピッチに合わせたスライスデータを作成します。

PROCESS2

3DCADデータにより最適なモデルの造形角度設定を行います。造形データとして一層づつに分けられたスライスデータを造形機が認識し、一枚の硬化物を複数積み重ね成形していきます。

PROCESS3

造形テーブルにレーザーが照射され、熱せられたパウダーが0.1㎜ピッチで焼結され一層造形されます。

PROCESS4

一層分の形状が生成された後、造形テーブルが一層分下がり次の層を造形していきます。

PROCESS5

徐々にモデルの造形が進み形が形成されていきます。この時点では造形物は粉末パウダーの中に埋まっている状態である事から外から形状を見ることはできません。

PROCESS6

最後の層まで成形し終わるとケーキと呼ばれるパウダーの塊からモデルを取り出し、モデルに付着しているパウダーを除去し完成です。

寸法精度について

粉末造形製品では、除去加工と異なり付加加工のため、材料収縮の影響を受け易く硬化させる層の厚さや広さにより収縮が大きく異なり寸法誤差要因になります。 また、積層方向(高さ方向)においては一層毎で発生する余剰硬化(制御不可能な厚み)にて寸法誤差が大きくなる傾向があります。

積層ピッチについて

粉末造形機の積層は一層あたりの高さを0.1mmで設定しています。このことから、微細形状を反映できないというデメリットが有ります。目安として、製品形状が0.8mm以下の部位は形状再現ができない場合がありますので、事前にスタッフと相談されることをお勧めします。

製作可能サイズ

アークオンラインサービスの定型サイズは、以下のサイズとなります。最適な造形を行う場合、板厚及びサイズ面で制限がでてくる事から肉厚形状・大型サイズ等のご要望がある場合は、お問い合わせください。

製作サイズ X方向(横)200ミリ+Y方向(縦)200ミリ=400ミリ以下である事
Z方向(高さ)100ミリ以下である事
板厚 造形に適している板厚200ミリ角に対して1t~2.5t

仕上げレベル

ARRK ONLINE SERVICEの標準仕上げレベル(下記写真)にて製作します。

RP-04(粉末造形 PA)

仕上げはプラスト処理。

使用材料(物性表)

※表内の値は代表値でありはありません。

ご依頼材料NO 樹脂
グレード
特徴 外観 物性(代表値 ※1)
引張強さ 引張弾性率 曲げ強さ 曲げ弾性率 破断伸び アイゾット衝撃値 硬度 荷重たわみ温度
条件
(MPa)
条件
(MPa)
条件
(MPa)
条件
(MPa)
条件
(%)
条件
(J/m)
条件 条件
(℃)
RP-04(PA) ナイロン 耐熱性,被削性,鍛接性に優れる。
高靭性,耐薬品性を有する。
ASTM
D 638
48 ASTM
D 638
1700 ASTM
D 790
48 ASTM
D 790
1500 ASTM
D 638
24 ASTM
D 256
32(336)
*2
ASTM
D 2240
ショアD
73 ASTM
D 648
180/
H95
*1
  1. *1荷重重さを低荷重と高荷重の2種を掲載。Hは高荷重を示す
  2. *2( )はノッチ無しの数値

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