射出成形に代わるデジタル生産

ホワイトペーパー 射出成形に代わる デジタル生産

ツール不要のダイレクトデジタル生産でプラスチックパーツの製造 を加速 3D Systems が提供する Figure 4® テクノロジーは、非常に拡張性に優 この文書は Figure 4® テクノロジーにより可能となったツール不要のダ れたツール不要のアディティブマニュファクチャリングプロセスで、プラ イレクトデジタル生産の進化を概説しています。また、製造業者のメリッ スチックパーツの生産を加速し簡素化します。 トを詳細に述べ、このテクノロジのビジネス推進要因を明らかにし、業 界の専門家による視点を提供します。費用および時間節減については このデジタルアプローチは、ツーリングを使用せずに設計を CAD から ベンチマークを基準にして文書化されており、従来の射出成形と比較し 製造に送ることが可能なので、パーツ設計のオンザフライでのイテレー たデジタル成形の性能が示されています。 ションを促進し、再ツーリング不要で新規設計の作成を加速し、従来の 射出成形では造形が難しかったパーツを、迅速に作成します。 ほぼ 150 年後の既存価値を打ち砕く変化 画期的なモジュラーアプローチ その発明以来約 150 年間、射出成形は製造業界の根幹でした。 3D Systems は、精密パーツの製造に新たなアプローチを導入しまし た。これを可能にしたのが、3D Systems の共同創設者 Chuck Hull が このプロセスは、溶解性のセルロースアセテート、スクリュー式射出成 特許を取得した 30 年来の光造形 (SLA) 構成であるFigure 4® テクノ 形機、ガス支援射出成形プロセスの発明や、多様な材料オプションによ ロジーです。 り過去数年にわたってある程度まで改善されました。 Figure 4® テクノロジーには、設置面積、容量、多用途性の異なる 3 つ 射出成形製造は、ボタンや櫛などの簡単な物体から、自動車、航空宇 の構成があります。ソリューションは次のとおりです。 宙、ヘルスケア、消費財、建築、梱包などのほとんどすべての業界向け の複雑な製品にまで進化を遂げました。 Figure 4® Standalone: 単体のビルドユニット。プロトタイプの同日プ リントやパーツの少量生産を超高速かつ手頃なコストで実現します。 しかし、射出成形のある一部は変わっていません。それは、ツーリング の必要性です。CNC および 3D プリントの進化により簡素化され加速 Figure 4® Modular: 拡張性に優れた半自動 3D 製造ソリューション。 化されても、ますます複雑になる射出成形のツール加工にはいまだに 拡張の必要性に応じてプリンタモジュールを追加して、容量を増やすこ 数週間から数か月かかっています。 とができます。 Figure 4® Production: 完全一体型ファクトリーソリューション。イン ライン生産セルに組み込むことができます。 これら 3 種のどの構成でも、驚異的なスピードで最終形状を出力で き、下流のワークフローに合わせてスループットを最適化することがで きます。 特定のサイクル時間とコストは、プリントする特定のパーツまたは形状 により異なります。たとえば、本稿で引用した自動車のベントは 95 秒 • 150 年にわたるツール利用後の急進的な発展 のサイクル時間相当でした。 • 非常に拡張性に優れたモジュラーアプローチから高速 プラスチックパーツ生産 • バットでの短い時間により可能な新規材料 Figure 4® Modular はビジネ スの成長に合わせて拡張 • デジタル製造を可能にする技術の合流点 できる半自動 3D 生産 ソリューションです。現在と 将来のニーズに対応して生 産能力を拡張できるため、 前例のないほど機敏な製造 を可能にします。 3D SYSTEMS | ホワイトペーパー | 射出成形に代わるデジタル生産 | 2019 年 9 月 2

新素材の出現 Figure 4® テクノロジーの処理速度によりバット時間が短い反応性材料の使用が可能になったため、熱可塑性用途で使用されるさまざまな機械特性 を備えた機能パーツの製造が可能になりました。 その他の感光性樹脂の 3D プリントとは異なり、Figure 4® は靭性、耐久性、生体親和性、高温たわみ、さらには弾性特性を提供するハイブリッド素材 (マルチモード重合) でのパーツ製造を可能にします。これにより耐久消費財、自動車、航空宇宙、医療などのフィールドでの新しい最終用途パーツ造 形への扉を開きました。 3D Systems の Figure 4® テクノロジーの材料ポートフォリオは、多様 3D Systems の Figure 4® テクノロジーの な特性を持ち、幅広いプロトタイピング、生産、用途固有のユースケー スに対応できます。利用可能な材料の選択肢は急速に拡大し続けて 材料ポートフォリオは、多様な特性を持 います。 ち、幅広いプロトタイピング、製造、用途固 ダイレクトデジタル生産の主な材料には、Figure 4™ PRO-BLK 10 、Figure 4™ HI TEMP 300-AMB、Figure 4™ MED-WHT 10、Figure 有のユースケースに対応できます。 4™ MED-AMB 10 などがあります。 Figure 4™ EGGSHELL-AMB 10 や Figure 4™ JCAST-GRN 10 などの 材料も、生産ワークフローを支える優れた選択肢です。いずれも、シリ コン鋳造用の正確なモールドや、金属インベストメント鋳造用のロスト パターンをすぐに作成できます。 3D SYSTEMS | ホワイトペーパー | 射出成形に代わるデジタル生産 | 2019 年 9 月 3

従来の生産との代替手段または橋渡し役となるパーツのダイレクトデジタル生産には、次の材料を使用できます。 Figure 4™ PRO-BLK 10: 量産グレードのアディ Figure 4™ HI TEMP 300-AMB: 高い耐熱性が Figure 4™ EGGSHELL-AMB 10: デュロメータ ティブマニュファクチャリング用材料。熱可塑性 求められる用途に適した超高耐熱プラスチッ でシリコンパーツ鋳造の際に使用されるサクリ 樹脂のような画期的な機械特性と環境安定性 ク。低圧、高圧ともに、300 ℃ を超える HDT を フィシャルツーリングを生産するためのプロセ を備え、プラスチックパーツのダイレクト生産に 備えています (HDT @ 0.455 および 1.82 MPa) ス最適化材料。高温高圧での液体シリコンの射 適しています。 。HVAC、家電製品、モータの筐体、ヘアドライ 出に耐えるように特別に設計されており、充填 最大 60 mm/時の高速でプリントでき、後処理 ヤーなどの高温コンポーネントのテストに適し と冷却が終了した後でシリコンから簡単に剥離 では硬化サイクルと溶剤洗浄がそれぞれ 1 回 ています。 できるように、あえて脆弱性を加えています。琥 のみのため、極めて高いスループットを得るこ • 300 ℃ 以上の HDT 珀色のため、射出されたシリコンが見やすいの とができます。 • 二次熱硬化不要 も特長です。また、高 HDT、高引張係数、低破断 この高精度樹脂は、表面仕上げが滑らかで側 点伸びという特性は、射出用モールドに適して 壁品質に優れたパーツを製造し、機械特性にも います。 優れています。 • 高温高圧でのシリコン射出に耐 • 時間が経過してもパーツの機械特性、色、不 えるように設計 透明度、寸法が変わらない環境安定性 • モールドセット後に簡単に剥離可能 • 層厚 50 µm で最大 60 mm/時の高速プリン • 除去されたモールドの痕跡を残さない優れ トが可能 た表面仕上げ • 二次熱硬化が不要のため、ツール不要な生 Figure 4™ MED-WHT 10 と Figure 4™ MED- 産に容易かつ効率的に着手することが可能 AMB 10: 硬質白色と半透明琥珀色の生体適 合性材料。滅菌を必要とする一般的な医療用 途にお勧めします。また、どちらも耐熱性を備 えるため、高温を必要とする多くの産業用途に 適しています。半透明の Figure 4™ MED-AMB 10 は、流体の可視化を必要とする用途にも適 しています。 Figure 4™ JCAST-GRN 10: クリーンで簡単に • 生体適合性に関する ISO 10993-1 規格 バーンアウトできるように最適化され、直接鋳 に準拠 造に適した高コントラストな緑色の材料。宝飾 • 100 ℃ 以上の耐熱性 品鋳造のプロを対象とし、精度と再現性、きめ • オートクレーブで滅菌可能 細やかさに優れた宝飾品鋳造のマスターパター ンを素早く作成することができます。 • 幅広い貴金属に最適 • パターンは、出荷に適した十分な安定性を 保持 • ツーリングを使用しない直接鋳造が可能 このホワイトペーパーで述べたように、ツール 不要のデジタル生産で、コストが削減されるだ けでなく、パーツをいつでも製造でき、これまで 不可能だった複雑なパーツにも対応が可能に デジタル生産ソリューションをお求めの歯科医 なります。これは、従来の射出成形よりも現実的 療業界のために、3D Systems は、Figure 4® プ で魅力的なメリットです。 ラットフォームをベースとした NextDent ポート フォリオを提供しています。歯科治療器具や犠 牲鋳造の生産に適した高速非接触膜 3D プリン タ NextDent 5100 と、12 種類の症状に対応す る 30 種の NextDent 生体適合材料ポートフォ リオを用意しています。※NextDent日本未発売 3D SYSTEMS | ホワイトペーパー | 射出成形に代わるデジタル生産 | 2019 年 9 月 4

可能にするテクノロジー 30 年前、Chuck Hull は Figure 4® がどのようにパーツの高速生産を導くかという構想を描いていました。 このプロセスの例外的な速度は、バット内での液体材料時間を劇的に短縮し、従来の成形プロセスで使用されていた幅広いハイブリッド材料を有効 にしました。問題は、今日まで彼のビジョンを実現するために必要な関連技術の進歩が利用できなかったことでした。 いくつかの領域での進歩によりダイレクトデジタル生産が可能になりました。 • アディティブマニュファクチャリングテクノロジーの継続的な前進によ • 有機的かつ複雑な設計、アセンブリ内でのパーツの統合、さらに強度 り、高速化や使用の簡素化が進み、はるかに高い寸法精度でパーツ の高い軽量材料の使用を含む、3D プリントのユニークな機能向けの を生産することができるようになりました。 設計を可能にする CAD/CAM ソフトウェアの開発。 • 複数材料混合を含む、材料の継続的な開発は、従来の射出成形 • モジュール操作と高レベルの拡張性の高速接続を可能にする高度な パーツの物理的特性に劣りません。 ロボットシステム。 • バットでの原材料処理の高速化により、より優れたはるかに多様な材 料特性をもたらしました。 • 余分な設計や処理時間を必要としない、単一実行での複雑で審美的 なパーツを可能にするデジタルテクスチャリング。 ダイレクトデジタル生産は速度、精度および効率化をあげるた めにインテリジェントに設計された相補的なテクノロジの合流 点から生じています。ロボットアームがプライマリおよびセカン ダリプロセスの各ステップでパーツをハンドルし、パーツのス トリーミング生産が可能です。 過去数年間で、3D プリントは従来の射出成形に対する魅力的な補完を 提供しています。いくつかのメーカーでは、従来は射出成形ツーリングを 必要としていたパーツの直接製造が可能になりました。他のメーカーで は、3D プリントは、優れた効率と温度管理用にコンフォーマルクーリン グおよびその他の特徴を備えたプラスチックまたは金属成形の迅速な 生産を提供しました。ツール不要のデジタル生産は次の革新です。 デジタル写真、デジタル印刷およびデジタルビデオと同じように、ダイレ クトデジタル生産は速度、精度および効率化を上げるためにインテリジ ェントに設計された相補的なテクノロジの合流点から生じています。 3D SYSTEMS | ホワイトペーパー | 射出成形に代わるデジタル生産 | 2019 年 9 月 5

ツール不要のデジタル生産の仕組み • 自動化ステージは人による介入の必要性を Figure 4® テクノロジーは非常に高速なの 3D Systemsのソフトウェアと組み合わせる 低減 で、3D Systems はこのデジタル生産プロセス と、Figure 4® ソリューションは MTConnect お をモーションまたは速度と特徴付けています。 よび OPC 統合アーキテクチャ (OPC UA) など • プロジェクション式アディティブマニュファク 形状または材料に応じて、3D オブジェクトは の業界標準プロトコルを使用してリアルタイム チャリングのアレイをロボットアームで接続 mm/分で測定した速度で 2D 平面から作成で で通信可能になります。3D Systems のソフト • インダストリー 4.0 慣行や基準を活用するよ きます。 ウェアは、オペレーションおよびサポートインテ うに設計 リジェンスを製造現場や、ウェブ経由やクラウ 使用する Figure 4® の設定に応じて、ロボット ド接続を介してリモートで提供するので、スマー • 非常に拡張性に優れ、自動化された生産ライ アームは、プライマリおよびセカンダリプロセス トマニファクチャリング用の効果的なデータ交 ン内で動作可能 の各ステップを通じてパーツを取るので、パー 換を促進します。 ツのストリーミング生産が可能です。Figure 4® 3D Systems の Figure 4® テクノロジーが提供 Production プラットフォームで、ロボットアー 3D Systems が実装するデジタル生産は、大 するデジタル生産プロセスは、ダイレクト生産 ムは樹脂バットから迅速にパーツを移し、洗 規模な拡張性を備え、自動化生産ライン内で の各ステップのための独立したモジュールから 浄、乾燥および硬化処理を行います。デジタル 動作することができます。長期および短期バッ 構成されています。Figure 4® プリンティングは 検査も Figure 4® に統合可能なので、インダス チを処理することができ、異なるパーツを生産 自動化されているので、人による介入の必要性 トリー 4.0 慣行および戦略を活用するために する際の素早い切り替えを可能にします。これ を減らしています。本書に記載されているデジ 必要なセンサとデータキャプチャを有効にで により、メーカーは迅速にデザインを反復処理 タルベンチマークベントファイルの入力の後、 きます。 し、すぐに最終用途パーツを製造できるように 最初のパーツが 92 分以内に作成されます。そ なります。 の後 95 秒ごとに 1 つの新しいユニットの発生 に等しい速度で追加のベントが行われます。 利点 生産プロセスからツーリングの必要性を解放することは、生産時間の短縮、優れた柔軟性と複数の製品を同時に作成する機能を意味します。 製造プロセスにおける特定のメリットには以下が含まれます: • ツーリングの待ち時間削減: 3D パーツ設 • バッチ処理なし: パーツのライブストリーミ • より効率の良いパーツのカスタマイズ: 計が完了すると、すぐに生産を開始できま ング生産により、生産プロセスにおける パーツ設計はカスタマイズ可能で、ツーリ す。従来の射出成形では、デザインを完了 パーツの大規模なバッチを排除します。 ングの制約なしにすぐに製造できます。 しツールを製造するのに数週間かかって • 生産ニーズに合わせた拡張性: システムは • 物 理的ストレージ問題の削減: ダイレクト いました。 モジュールを追加するだけで簡単に拡張 生産はロジスティクス管理、倉庫、パーツや • 最 低注文ロット数不要: デジタルワークフ できます。 鋳型の劣化、在庫紛失、パーツを検索して ローの完全な設計の柔軟性と組み合わさ • ツールを交換する待ち時間なし: 製造業者 取り出す時間など、ストレージ関連の問題 れると、ツール不要でパーツを生産できる はパーツ形状を迅速に切り替えてすぐに生 を削減します。 機能は経済的な負担なしでパーツを如何 産できます。 • 既 存の生産方法を補完: Figure 4® 設定 なる分量でも提供できるようになります。 • 様々なパーツ形状の高速生産: 複数の はその他のショップフロア処理に統合可能 • コスト削減: ダイレクトデジタル生産は労 パーツ形状がビルドごとに生産可能です。 で、従来の射出成形での大量生産に切り 働力、機械加工、反復およびテスト費用を あるいは、少量パーツはバッチとして設定 替える前の低率初期生産 (LRIP) に使用さ 削減します。 できるので、複数のパーツタイプの柔軟な れます。 • 高品質で、耐久性のある材料: 材料は特定 生産が可能です。 用途の品質要件に匹敵します。ハイブリッ • 複雑なパーツに対応: 3D プリンタは、従来 ド材料の組成は、射出成形で使用される の射出成形では作成が不可能であった、複 様々な熱可塑性樹脂により得られる特性 雑な形状と最適化された機能を備えた に類似した幅広い物理特性を示します。 パーツを作成可能です。 3D SYSTEMS | ホワイトペーパー | 射出成形に代わるデジタル生産 | 2019 年 9 月 6

ビジネスの推進要因 • 少量生産パーツの商品化までの時間に及ぼす影響 • 設計、生産、労働コストの削減の可能性 • 製品ライフサイクル管理 (PLM) の効率化 • パーツの複雑さの増大と最適化/カスタマイズの高速化への影響 ツーリングが不要なので迅速な市場投入が可能 射出成形のツーリングには時間がかかります。製造だけでなく、設計、 鋳造可能になるよう設計を変更、最後に成形ツールを金属から切り出 ダイレクト生産は 2～3 週間もかかる CNC 加工を排除しました。さら すまで時間がかかります。ツールを一旦切り出すと、より良い結果が得 に、一般的に温度、滞留時間、およびその他のパラメータを設定する初 られるように同じプロセスを繰り返さないと変更できません。これは、 期の準備時間も不要となりました。 決まった量の金属、時間、および費用を必要とします。 11 日間で、8 つのモジュールがある Figure 4® アレイは 10,000 ユニ ダイレクト生産の利点は、ツーリングが不要だという点です。Figure 4® ットのテクスチャ加工した自動車ベントを製造しましたが、3D System の設計は、抜き勾配、アンダーカット、サイドインサート、およびその他 のベンチマークテストによると、射出成形プロセスはまた設計ステージ の射出成形に必要なその他の機能は不要で、機能だけに対処すれば でした。従来の射出成形を使用して自動車ベントを 10,000 ユニット作 よいです。テクスチャ加工された射出成形パーツの初期設計に数週間 成した時点で、Figure 4® を使用している製造業者は 14,000 ユニット かかることと比較して、ツール不要のデジタル生産は数時間で可能で 近くを生産可能でした。 す。本書に記載されているベンチマークテストで使用された自動車ベン トがそれを実証しています。 ダイレクト生産の CAD から生産までの速度は LRIP (低率初期生産) またはブリッジ製造の理想的な候補であり、ツールが準備できている 場合に射出成形に変換して生産量を増やすというオプション付きで、 企業は迅速な市場投入が可能になります。 Figure 4® プロダクションはアディティブマニュ ファクチャリングの設計の柔軟性を、設定可能 なインライン製造モジュールに組み込み、カス タマイズ可能かつ自動化可能のダイレクト 3D 生産ソリューションを提供します。 3D SYSTEMS | ホワイトペーパー | 射出成形に代わるデジタル生産 | 2019 年 9 月 7

コスト的要因 パーツをより速く、より安く、より高品質に造形 もし数十万個または数百万個のパーツが必要 迅速なデザイン変更、より良い性能のための製 3D プリントの主要な利点の 1 つである、追加 な場合でも、ツーリングはもちろん必要です。3 品設計の反復、さらに適時に更新を提供する 費用なしで複雑なパーツを製造できる点は、テ 万ドルのツールを計 100 万個のパーツで割る 柔軟性は、間違いなく製造業者の最終利益に クスチャなどのフィーチャを従来の射出成形パ と、1 ユニットあたり 3 セントという申し分のな 主要なメリットをもたらすでしょう。 ーツに追加する時間およびコストと比較した場 いツーリングコストです。しかし、パーツ数が 1 合に、増幅されます。 個から約 1000 個と少量の場合、この考え方は 製品がその製品寿命の後半に近づき始めて 行き詰まります。この場合、各射出成形パーツ も、ダイレクト生産は主要な価値を提供し続け 本稿のベンチマークテストで使用されているパ のコストは、デジタル生産を利用した場合と比 ます。製品の提供を中止した製造業者の例を見 ーツなどのテクスチャ加工された自動車ベン べて 10 倍から 100 倍になります。 てみましょう。ある製品の製造業者は、その製 トの製造は、射出成形の設計や製作時間を増 品の提供を中止した後も、交換パーツを用意す 加します。 従来の射出成形パーツの実際の生産コストに るように法的に求められていました。 加えて、考慮するべき別の財務的要因がありま しかし、3D プリントでは、複雑性は時間または す。これは、通常は数週間続くツーリング期間 その交換パーツは時々わずかな量だけ必要で コストに影響しません。実際、多くの場合に、同 中の労働力に対する高い賃金と、デジタル生産 す。交換パーツが在庫にない場合、製造業者は 等またはより優れた強度や耐久性を維持しな 向けに機能パーツを設計するために必要な数 鋳型を探して、それが機能することを確認し、 がら、軽量の材料を使用することで、費用を抑 時間の比較です。 射出成形装置に設定して、テストを行い、その えることができます。 後かなりの時間と費用をかけて少量のパーツ ツールを使用しないプロセスでは、設計の直後 を製造する必要があります。 これはアナログ技術に基づいていないため、デ に製造が行われます。製造業者は、製造が利益 ジタル形状はオンザフライで実践的に調整で を生み出す前に、追加の労働力、材料、CNC 機 鋳型が損傷、摩耗、錆びている場合は、ツール きます。変更が必要な物理的なツールなし: デ 械加工およびテスト費用を考慮する必要があ を再作成する必要があるので、わずかなパーツ ジタルファイルを変更すれば、すぐに生産を開 りません。 を製造するだけのために、費用は何倍にもふく 始できます。 れあがり何万ドルにもなります。さらに、その出 ダイレクト生産は設計反復の費用も低減しま 荷には数週間かかります。デジタル在庫パーツ 自動車のベントの場合、表面テクスチャがバッ す。製品が予想通りの外観になっていないまた はわずか数日で出荷可能です。 ファローハイドレザーから炭素繊維効果にリ は動作していない場合、CAD ソフトウェア上で アルタイムで変更されました。デジタル生産で 変更し、ダイレクト製造向けに準備されます。設 ダイレクト生産では交換パーツをオンデマンド は、パーツをお客様または市場の好みに合わ 計には新しいツーリングが不要で、鋳型製造も 生産できます。唯一のストレージコストは、デジ せて数分の間に調整できます。従来の射出成形 物理的なテストも不要です。 タルファイルの容量で、パーツは既存の CAD フ では、これには再度のツール作成が必要です。 ァイルからすぐに製造することができます。少 製品ライフサイクル管理 (PLM) への影響 量、オンデマンド、ツールなし生産の理想的なソ リューションです。 PLM におけるダイレクト生産の初期メリットは 明らかです: 最終設計のほぼ直後に製品の出 荷を開始できます。市場投入速度を早めること は決定的な競争上のメリットであり、ダイレクト 生産はこの数十年間でその目的の達成を可能 にする素晴らしい要因です。 デジタルテクスチャリング 3D SYSTEMS | ホワイトペーパー | 射出成形に代わるデジタル生産 | 2019 年 9 月 8

ベンチマークの方法と結果 方法論 ツーリングとパーツの費用 3D Systems はダイレクトデジタル生産を用いた自動車ベントの設計と ツーリングの見積もりは、3 つの異なる射出成形サプライヤから寄せ 生産を、従来の射出成形を用いた設計と生産と比較するベンチマーク られました。2 つは少量の高速射出成形サービスで、もう 1 つは従来 テストを行いました。 の大量サプライヤでした。ツーリングの見積もりは 7,565 ～ 9,700 ド ルでした。 ベンチマークは、デジタルおよび従来の設計および製造方法の両方で ほぼ 50 年近い経験がある複数のエンジニアによって監督されました。 パーツの見積もりは同じ 3 サプライヤから寄せられました。製造業者 設計・製造は、CAD/CAM、CNC 機械加工、射出成形設計および積層造 により 0.98 ～ 2.52 ドルでした。 形に専門性がある企業によって行われました。 Figure 4® の比較はある高速射出成形サプライヤの内部ツーリング費 時間測定 用およびパーツ費用に対して作成されました。 ダイレクトデジタル生産の時間測定は、3D プリント向けのテクスチャ ベンチマーク結果 加工された自動車ベントの設計に必要な実際の時間に基づいていま 3D Systems Figure 4® テクノロジに基づくダイレクトデジタル生産と、 す。エンジニアは、8 つのエンジンを含む構成を通じて 3D 設計データ 従来の射出成形との比較は、設計、開発およびツーリングプロセスに をストリームするためにかかった時間を測定しました。 おける主要な時間的かつ費用の差を示しています。 射出成形設計の時間測定は、設計データが少量射出成形サプライ 内製された従来の射出成形用ツールの初期費用は 4,850 ドルでした。 ヤーに送信された時点から開始しました。サプライヤーは設計-製造 対して、3D Systems Figure 4® テクノロジに基づくデジタル生産では 分析を実施し、その後ファイルを変更および最終的な反復のために ツーリング費用はかかりません。このケースでは、従来の射出成形 3D Systems のエンジニアに戻しました。サプライヤーは次に、鋳型レ ではなく、デジタル生産を選択した場合の容量の差は最大 700 ユニッ イアウト、鋳型設計さらに、ツールを作成しパーツを生産するための トです。 各ステップにかかった時間を追跡したツーリング進捗レポートを 3D Systems に提供しました。 ダイレクトデジタル生産と射出成形の相違 性能 FIG 4. 射出 (ストリーミング) モールド 設計時間 3 時間 2 日間 IM ツーリング 二次正当化: ツーリング設計 0 時間 3 日間 プロセスを簡素化 ツーリング時間 0 時間 14 日間 設計を最適化する デザインの柔軟性 予想 CAD、ツーリングデザインおよびツー $121 $4,315* デジタルテクスチャ リング労働力 リング 内部ツーリング費用 $0 $4,850 最初のパーツ作成までの時間 92 分 15 日間 パーツあたりの秒数** 95 sec/U 55 sec/U ダイレクトデジタル生産 射出成形 パーツあたりの総所有コスト (@500)*** $7.90 $10.50 数量 パーツあたりのコスト (@10,000)*** $7.90 $1.29 設計の調整可能性 はい いいえ * 一 日 8 時間基準。米国労働統計局のデータ: 機械エンジニアは一時間あ たり 40.19 ドル、ツールおよびダイ作成者は一時間あたり 24.17 ドルに 基づいています。 ** 8 エンジンの自動プリントシステムに基づいています。 *** ツーリングの償却の総コストに加えてパーツあたりの材料費用。 3D SYSTEMS | ホワイトペーパー | 射出成形に代わるデジタル生産 | 2019 年 9 月 9 単価 ($) コスト正当化しきい値

業界の専門家からの視点 Tim Shinbara は Association for このようなパーツの需要は最終的には射出成 製造設計、全体的なライフサイクルコスト、保証 Manufacturing Technology (AMT) の副会長 形品のビジネスにしますが、少量生産を短時間 の構造 (修理)、契約上の義務にも影響を与えま です。彼はグローバル規模で技術意識を高め、 で実現することは、顧客に若干高いコストを強 す。最終的には、生産、メンテナンス、改修、再加 ハイテク関連のリソースと専門知識へのアクセ いることになったとしても、十分な価値命題を 工、再発注の全体的な費用を削減する可能性 スを改善し、製造技術関連の活動を推進するこ 提供します。その後、射出成形への完全な移行 が高くなります。 とで AMT メンバーをサポートしています。 となり、製造業者はアディティブマニュファクチ 複雑な形状とテクスチャを備えた最適化 彼はアディティブマニュファクチャリングを研究 ャリングアプローチを単一価格に償却したり、 しその発展を文書化しています。さらに、製造 射出成形に移行後により低い価格を提案する パーツのオンデマンド製造が可能 に対するダイレクトデジタル生産の潜在的な 余地を残します。 SLA により達成される好ましい表面最終仕上げ と、射出成形のコスト効率性を組み込むことで、 影響についての考えています。Shinbara 氏の 新しいクラスのハイブリッド材料の生産 一般的に射出成形に割り当てられていた少量 最新のインタビューでのコメントは以下のとお ハイブリッド材料の使用は幅広い最終用途特 から中程度の量のパーツを得られる可能性が りです。 性を提供します。これらの特性はアディティブマ あります。これにより、魅力的な価値命題を備え ダイレクトデジタル生産の可能性 ニュファクチャリングの形状の自由性と、様々な たオンデマンド性能が可能になります。 製造ステップ間で継続的 (かつ独立して) 移動 機械特性を備えた蝶番や変形構造などの文字 可能なので、容認できない差異が生じる段階的 通りの柔軟性を同一ビルドから得たい人々に この技術は、大幅なコスト増加や遅延のない 機能を大幅に削減します。パーツの取り外し、材 求められています。 どたん場の設計変更を可能にするような、オン デマンドシナリオにも適用できます。オンデマン 料回復および装置回復 (同じ機械で別のバッチ 製品ライフサイクル管理で、少量のカスタマイ ドメーカーで製造可能な幅広い製品 (形状、材 のパーツ作成を始めるために「リセット」を押す) ズパーツや交換用パーツをオンデマンドで提 料、機能) を提供しています。価格、製造および に伴う製造時の遅延や混乱を軽減するため非 供する意味 サービスビジネス構造に最大限の柔軟性を与 常に重要です。 このような機能により、メーカーは長期メンテ えるための間接費 (ストレージおよび資本支出) パーツ材料混合と組み合わされた自動化アセ ナンスや復活パーツ/アセンブリのサポートが を低減します。 ンブリプロセスを組み込むことで高性能の最終 可能になります。このような機能の存在を知る 用途要件に役立つように、射出成形と肩を並べ ことはまた、 る SLA 技術を前進させることは、工業アディテ ィブマニュファクチャリングの論理的な次のステ ップを提供します。 少量ダイレクト生産の状況の変化 「これは確かに、形状にわずかな変更しか必要とし これは確かに、形状にわずかな変更しか必要 としないが、製造業者が鋳型やパターンを変 ないが、製造業者が鋳型やパターンを変更する必要 更する必要があるパーツタイプの状況を変え ました。 があるパーツタイプの状況を変えました。」 結論 3D Systems によって高速、モジュール式、非常に拡張性に優れた構造で実装されたダイレクトデジタル生産は、少量のプラスチ ックパーツ生産に関しては、従来の射出成形に代わる大きな可能性を秘めています。 3D Systems のアプローチは、製品ライフサイクル管理の完全な設計、エンジニアリング、運用と保守フェーズにわたるメリットを 提供します。ダイレクト生産のビジネス推進要因には、迅速な市場投入、コスト削減、優れた製品開発およびメンテナンス生産性、 さらにプラスチックパーツをより早く、より安く、これまでにない高品質で設計、製造、最適化する性能があります。 3D SYSTEMS | ホワイトペーパー | 射出成形に代わるデジタル生産 | 2019 年 9 月 10

What’s Next? 御社ビジネスに適した ダイレクト生産を実現させましょう Figure 4® のテクノロジーと材料について、 専門家にご相談ください お問い合わせはこちら 株式会社スリーディー・システムズ・ジャパン 保証/免責事項: これら製品のパフォーマンス特性は製品用途、製品の応用方法、動作条件、最終的な使用方法によって異 〒150-6073東京都渋谷区恵比寿4-20-3 なる場合があります。3D Systems は、明示的または暗示的な、いかなる形式の保証 (特定の使用法における商品性や適合 性の保証が含まれるが、それだけに限定されない) も提供いたしかねます。 恵比寿ガーデンプレイスタワー27階 注: 一部の国では、一部の製品および材料をご利用いただけません。最寄りの営業担当者にお問い合わせください。 www.3dsystems.com © 2019 by 3D Systems, Inc. 無断転載を禁ず。仕様は予告なく変更される場合があります。 3D Systems および 3D Systems ロゴは 3D Systems Inc. の登録商標です。Figure 4TM は 3D Systems Inc. の商標です。