アルミニウム積層造形

アルミニウム積層造形の概要

アルミニウム積層造形3Dプリンテッドアルミニウムとも呼ばれるこの技術は、3Dプリンティング技術を使ってアルミニウム部品を1層ずつ作成するプロセスを指します。従来の機械加工を必要とせず、複雑な形状やカスタマイズされたアルミニウム部品を作成することができます。

アルミニウム積層造形に関するいくつかの重要な詳細：

• 航空宇宙、自動車、医療、消費者製品などの産業で、プロトタイプ、ツーリング、最終使用部品に使用される
• 設計の自由度、軽量化、アセンブリの一体化を実現
• 従来の製造方法と同様の材料特性で、強度と耐久性に優れたアルミニウム部品を製造
• 粉末床溶融法、指向性エネルギー堆積法などの金属3Dプリンティング技術を使用
• AlSi10Mg、Scalmalloy、Al6061のようなアルミニウム合金は、一般的に使用されます。
• 熱間静水圧プレス、CNC機械加工など、最終部品の品質を達成するために必要な後工程

アルミニウム積層造形装置の種類

アルミニウム積層造形の用途

アルミニウム積層造形仕様

アルミニウム積層造形のサプライヤーとコスト

部品コストは、造形速度、使用材料、形状の複雑さ、後処理の必要性、注文数量によって異なります。一般的に、アルミニウム積層造形は、通常10,000個未満の少量生産でコスト削減を実現します。

アルミニウム積層造形の設置要件

金属積層造形には、15～30℃の清潔で温度制御された環境が推奨される。粉体の保管、取り扱い、廃棄物管理のための適切な施設も用意しなければならない。

アルミニウム積層造形のオペレーションとメンテナンス

機器の日常的な清掃と全システムの監視が重要である。スタッフの訓練と金属粉を取り扱うためのPPEは必須である。予防保全と校正については、OEMのガイドラインに従うこと。

アルミニウム積層造形パートナーの選択

アルミニウム部品のAMサービス・プロバイダーを選ぶ際には、以下の点を考慮すること：

• AMプロセスの経験 - アルミニウムに特化した事業年数、ケーススタディを探す。
• 材料と後処理能力 - アルミニウム合金、HIP、熱処理、機械加工
• 品質認証 - ISO 9001、ISO/IEC 17025、Nadcap
• 設計の専門知識 - 部品をAM用に最適化できるか？
• 近代的でメンテナンスの行き届いたマシン
• 後処理装置 - 社内に何があるか？
• プロトタイピング・ニーズへの迅速な対応
• 本番稼動時のスケーラビリティ-生産量を満たせるか？
• 立地とロジスティックス - 近ければ助かる
• コスト競争力 - 透明性の高い見積もり、プロジェクト範囲に見合った経済性
• 顧客レビュー - オンラインで検索するか、参照先を尋ねる。

アルミニウム積層造形の長所と短所

アルミニウムAMは、設計の柔軟性、部品の統合、迅速なターンアラウンドタイムなどの利点を提供します。しかし、特殊な設備と専門知識も必要です。最終用途の部品を製造するには、徹底したプロセス理解が必要です。

よくあるご質問

積層造形に使用されるさまざまなアルミニウム合金とは？

一般的に使用されるアルミニウム合金には次のようなものがある：

• AlSi10Mg - 優れた強度と表面仕上げ。AMで最も一般的なアルミニウム合金。
• Al6061 - 耐食性に優れた高強度合金。入手が容易。
• スカルマロイ - エアバス社が開発した高強度・高延性のアルミニウム合金。
• カスタム合金 - 特定の特性を最適化する設計が可能。研究開発が必要。

アルミニウムのAM部品にはどのような後処理が必要ですか？

一般的な後処理には次のようなものがある：

• ビルドプレートから外す
• ショットピーニングまたはビーズブラストによる表面平滑化
• 密度向上のための熱間静水圧プレス
• 最適な機械的特性のための熱処理
• CNC機械加工 - 寸法精度のためのドリル、タッピング、フライス加工
• 表面処理 - アルマイト、美観のための粉体塗装

アルミニウムAMのコストはCNC加工と比べてどうですか？

少量生産（100部品以下）の場合、AMは一般的にCNC機械加工よりもコスト効率が高い。金型が不要で、リードタイムも早い。1,000個以上の大量生産では、CNC機械加工の方が材料の無駄がないため、コストが低くなります。AMと機械加工を組み合わせたハイブリッド・アプローチは、中程度の生産量であれば、費用対効果の高いソリューションを提供できる。

金属3Dプリンターで造れるアルミ部品のサイズは？

DMLSやEBMのようなパウダーベッド技術では、最大部品サイズは約500mm x 500mm x 500mmです。大判の機械では、1m x 1m x 1mの造形寸法を超えます。バインダージェットと指向性エネルギー堆積法では、サイズの制限が少なく、メーター・スケールの部品が可能な機械もあります。

アルミニウム積層造形では、どのような表面仕上げが期待できますか？

AMによる印刷ままの表面仕上げは、Ra 10-25ミクロン程度と比較的粗い。さまざまな仕上げ加工によって、これを大幅に改善することができます：

• CNC加工 - Ra 0.4～6.3ミクロン
• 研磨 - Ra < 1ミクロン
• 陽極酸化処理 - 耐食性を向上させる滑らかで均一な表面

適切な後処理を行えば、アルミニウムAM部品は従来の製造に匹敵する滑らかな表面仕上げを実現できる。

アルミニウム積層造形はどのような産業で使用されていますか？

アルミニウムAMを採用している主な産業には、以下のようなものがある：

• 航空宇宙 - 航空機部品、ブラケット、エンジン部品
• 自動車 - 熱交換器、カスタムサポート、工具
• 医療 - 歯科用コーピング、インプラント、外科用器具
• 消費財 - ドローン部品、スポーツ用品、ガジェット
• 産業用 - 製造および組立用の最終用途治具、固定具

アルミニウムAMは、これらのセグメントにわたって軽量で最適化された設計を可能にする。

社内でアルミニウムAMを行うには、どのような専門知識が必要ですか？

社内でアルミニウムAMを成功させるには

• AMエンジニアによる製造プロセスの最適化と品質管理
• 機器の操作とメンテナンスの技術者
• 部品と手順を検証する品質チーム
• 安全衛生の訓練を受けた粉体処理技術者
• 電源、冷却、ガス供給、排気を供給する設備チーム
• AMデータ管理のためのソフトウェア、ネットワークサポート

組織全体でAMの専門知識を構築するには、部門横断的なチームアプローチが推奨される。

アルミニウム積層造形にはどのような規格が適用されますか？

主な規格は以下の通り：

• ISO/ASTM 52900 - AMの標準用語集
• ISO/ASTM 52921 - 粉末床溶融プロセス装置の規格
• ASTM F3001 - 医療用AM部品の規格
• ASTM F3301 - AM金属の指向性エネルギー蒸着に関する規格
• ASTM F3302 - AM金属のバインダージェッティングに関する規格

これらの規格に部品が適合していることを証明することは、品質管理とコンプライアンスの証明となる。

結論

アルミニウム積層造形は、航空宇宙、自動車、医療、消費財の各分野において、軽量で最適化されたアルミニウム部品を可能にします。適切なプロセスの知識と専門知識があれば、3Dプリンティングのレイヤーベースの柔軟性を利用して、最終用途のアルミニウム部品を製造することができます。アルミニウム積層造形技術が成熟するにつれて、コストは低下し、この汎用性の高い金属材料の採用は増加し続けるでしょう。

より多くの3Dプリントプロセスを知る