3D のパーツ数が増えるにつれて後処理の重要性が増します

生産量が増加するにつれて、3D プリント部品の効率的な後処理の重要性が増します。 画像: ProtoCAM

正直に言うと、ほとんどの 3D プリンターから出力されるパーツは…少し醜いです。 除去すべきサポート、除去すべき粉末や樹脂、そして機械加工すべき重要な表面や特徴があります。 これらの二次的な操作がなければ、印刷された部品の価値はほとんどありません。

部品設計者なら誰でも言うように、積層造形 (AM) では複雑さは問題ありませんが、最新のアイデアを機能的で見た目にも美しいものにするために必要な後処理には、多大なコストがかかります。

「当社の施設の 3 分の 2 は後処理技術者と装置専用で、実際の印刷に使用されるのは 3 分の 1 だけです」とペンシルベニア州アレンタウンのサービス局 ProtoCAM の積層造形担当副社長、エド グラハム氏は述べています。 、平均在職年数は15年です。 このようなスキルを持った人材が必要な場合、どこにも行くところがないため、この点では私たちは非常に幸運です。 私にとって、印刷は積層造形の中で最も簡単な部分です。 難しいのは後処理です。」

鍬への厳しい一戦

しかし、後処理はなぜそれほど難しいのでしょうか、また、そもそもなぜ後処理が必要なのでしょうか? レーザー駆動プリンターのコストはほとんどの CNC 工作機械よりも高く、多くの場合それよりはるかに高価なので、人力による洗浄、ブラスト、スクレーピング、サンディングを必要とせずに、ゴールデンタイムにすぐに部品を提供できると考える人もいるでしょう。

これらの質問に答えるには、3D プリントのプロセスを理解する必要があります。 AM は、その名前が示すように、通常は一度に紙のように薄い層ずつ、ワークピースに材料を徐々に追加することによって機能します。 そして、オフィスビルが建設中に壁や床を安定させるために筋交いが必要になるのと同じように、多くの付加プロセスでも、製造中に急成長するワークピースが垂れたり反ったりしないように、格子状の構造の形でサポートが必要になります。 これらのサポートはビルド後に削除する必要があります。

レイヤーごとの構築プロセスでは、すべての非水平パーツ サーフェスに階段効果も作成されます。 これらの層は通常、部品がチャンバーから出た後にある程度の平滑化が必要であり、機能面には二次加工が必要な場合があります。 たとえば、穴にはリーマ加工やボーリング加工が必要になることがよくあります。 ねじ部品はタップ加工またはねじ切り加工する必要があります。 また、ワークピースのサイズ、その形状、および使用される付加プロセスの種類に応じて、±0.005 インチ程度よりも厳しい寸法仕様のフィーチャーは、CNC マシニング センター、旋盤、EDM、またはグラインダーで仕上げる必要があります。

原材料も考慮する必要があります。 パウダーベッド 3D プリンタから引き出された部品は、ポケットや隙間に金属やプラスチックの塊が押し込まれた、ひどく焼けたケーキに似ていますが、樹脂ベースのプリンタのバットから出てきた部品は、多くの場合、ネバネバした状態になります。 ここでも、余分な粉末や樹脂をすべて新生児のワークピースから除去し、残った材料を後で使用するために回収する必要があります。

近年の AM の大幅な成長の主な理由である印刷された金属部品は、ビルド プレートから切り離され、印刷プロセス中に発生する内部応力を除去するために熱処理される必要があります。 前述の二次プロセスが完了すると、サブトラクティブ製造コンポーネントと同様に、部品の塗装、陽極酸化、メッキが行われることがよくあります。

同様に、ポリマー部品は塗装またはメッキできますが、多くの場合、イースターエッグの着色に似たプロセスで染色されます。

後加工前後の樹脂パーツ。

スピードの必要性

幸いなことに、機械加工および製造業界は何世紀にもわたって製造部品の後処理を行っており、これに使用されるほぼすべての従来の方法が 3D プリントされたコンポーネントに対しても同様に効果的です。 しかし、AM が長らくプロトタイプのみの技術であったものから、主流の最終用途部品製造プロセスに移行するにつれて、付加的な大量生産をサポートするためにこれらのプロセスを拡張および自動化することが課題となります。