Plastic 3D Printing Showdown: SLS vs. SLA最先出現(xiàn)在SogaWorks。
]]>この記事では、SLSとSLAの主な違いについて説明します。
SLSとはSelective Laser Sintering(選択的レーザー焼結(jié))の略で、レーザーを使って粉末材料を固體形狀に融合させる。プロセスは、焼結(jié)點ぎりぎりまで予熱した粉末の薄い層を造形プラットフォームに広げることから始まる。レーザーが部品の斷面設計に基づいて各層を選択的に走査し、粉末粒子を溶融して結(jié)合させながら、下の層と融合させる。各層が焼結(jié)した後、プラットフォームが下がり、モデル全體が構(gòu)築されるまで新しい粉末層が適用される。印刷が完了すると、部品は冷卻され、周囲の粉末から取り除かれ、さらに後処理が施される。
SLSの最大の利點のひとつは、追加の支持構(gòu)造を必要としないことだ。部品を取り囲む未焼結(jié)の粉末が自然に部品を支えるため、印刷中に余分なサポート材を必要としません。このため、SLSはオーバーハングを伴う複雑な設計に特に適しています。
SLAの利點
どんな種類の材料でも使うことができる?;镜膜?、熱にさらされると結(jié)合する粉末であれば、何でもSLS印刷材料になります。また、未焼結(jié)の粉末は回収できるので無駄がありません。
製造工程は比較的簡単だ。焼結(jié)していないルースパウダーが自然な支えとなるため、支柱は必要ない。
成形工程は部品の複雑さとは関係ない。部品の複雑さはほとんど制限されないので、複雑な形狀の部品の製造には特に適しています。
金型を設計?製作することなく、設計図面に基づいて直接製品を作成し、機械加工なしで部品を製造することができる。
製品の生産サイクルが短いため、すぐに市場に投入して試用することができ、ユーザーの意見を迅速に聞くことができるため、改良?改善が間に合う。
製品の単価はバッチにほとんど依存しないため、新製品の開発や単品?小ロットの部品生産に特に適している。
SLSは非常に適している:
ステレオリソグラフィー裝置(SLA)は、先駆的な3Dプリンティング技術(shù)のひとつで、紫外線(UV)光を照射して液體樹脂を?qū)訝瞍斯踏幛朐恧莿幼鳏工搿¥长违抓恁互工扦稀⑻囟à尾ㄩLの紫外線(UV)を使用して、液體樹脂を選択的に硬化させ、固體の層にします。UV光線が樹脂表面に照射されると、樹脂は急速に重合し、マイクロ秒以內(nèi)に固化し、薄く硬い層が形成される。SLAプリンターは、3Dモデルに基づいて正確なパターンで樹脂を繰り返し硬化させることにより、対象物を?qū)婴搐趣嗽煨韦工搿?/p>
SLAでは、主にパーツに複雑な形狀やオーバーハングがある場合、プリントによってはサポート構(gòu)造が必要になる。これらのサポートは部品と同時に作られ、後処理で取り除かなければなりません。
SLAの利點
固化成形法は、ラピッドプロトタイピングの製造プロセスとしては最も早く、成熟度が高く、長い時間をかけて検証されてきた。
プロトタイプは、CADデジタルモデルから直接作成され、加工速度が速く、製品の生産サイクルが短く、切削工具や金型が不要です。
複雑な構(gòu)造の試作品や金型、従來の方法では成形が困難な金型も加工できる。
CADデジタルモデルを直感的に操作できるようにし、エラー修復のコストを削減します。
実験用のサンプルを提供したり、コンピューター?シミュレーションの計算結(jié)果をチェックし、検証することができる。
オンライン操作と遠隔操作が可能で、生産の自動化に適している。
SLAはこんな人に向いている
SLSとSLAの3Dプリントプロセスの主な違いは、材料とサポート構(gòu)造にある。その他の違いには、精度、表面品質(zhì)、耐腐食性などがある。
SLSは、ナイロン(PA12)など、耐摩耗性が高く、強靭で耐久性のある印刷物を作成する様々な粉末材料に使用できることで最もよく知られています。SLSは、機能的なプロトタイプや、自動車や醫(yī)療機器に見られるような磨耗や損傷にさらされる最終用途の部品を作成する。SLAでは液狀のフォトポリマー樹脂を使用しますが、この樹脂は非常に硬く硬質(zhì)なものから、柔らかく柔軟なものまであります。そのため、SLA部品は通常、より詳細で滑らかな仕上がりになりますが、SLS部品に比べるとかなりもろいです。つまり、SLAは詳細なプロトタイプには最適ですが、パーツに強靭さや柔軟性を求める場合には理想的とは言えません。
SLA 3Dプリントプロセスの収縮率は0.4%未満であるのに対し、SLS 3Dプリントプロセスの収縮率は約2%~4%である。したがって、SLAはより精密なプリント部品を製造することができる。しかし、SLAプリント部品はポストキュアが必要であり、ワークピースには殘留応力があるため、寸法安定性は十分ではない。しばらくすると、さらに収縮やクリープが発生する可能性がある。
SLAがSLSに勝る第一の利點は解像度である。SLAで使用されるUVレーザーは、SLSで使用される赤外レーザーよりもスポット徑が小さいため、SLAではより微細な印刷が可能です。そのためSLAは、複雑なデザインや滑らかな表面仕上げのパーツを製造するのに適している。SLSでは一般的に、粉末の粒子によって表面が少し粗くなります。後処理でよりきれいにすることはできますが、SLAプリントほど滑らかにはなりません。ですから、超平滑で研磨された表面が必要な場合は、SLAが最善の方法でしょう。
SLSプリント部品の耐環(huán)境性(溫度、濕度、化學腐食)は熱可塑性材料のそれに近い。しかし、SLAプリント部品の耐性は比較的低い。例えば、エポキシ樹脂で成形されたSLAワークピースは、濕気や化學物質(zhì)によって容易に腐食され、38℃以上の環(huán)境では軟化して反る。
この2つの技術(shù)のもう1つの大きな違いは、支持構(gòu)造の扱い方である。SLSでは、プリント部品の周囲で使用されていないパウダーが自然なサポートとして機能するため、他のサポート構(gòu)造は必要ない。これが、SLSがオーバーハングや內(nèi)部空洞のある複雑なパーツを作るのに適している理由のひとつである。SLAでは、特にオーバーハングや繊細な形狀の部品に、支持構(gòu)造が必要になることが多い。これらを除去するのは非常に難しく、時にはパーツに跡が殘り、最終的な外観に影響を與えることもあります。しかし、SLAの優(yōu)れた解像度と滑らかな仕上がりは、通常、余分な後処理の労力を正當化します。
SLSは、主に航空宇宙、自動車、醫(yī)療機器向けの機能部品や試作品の製造に適している。SLSはナイロンのような耐久性のある素材でプリントできるため、強度が必要な部品や柔軟性が必要な部品、磨耗や破損に耐えられる部品を作るときに重寶する。未焼結(jié)のパウダーがサポートを與え、無駄を省くことができるため、一度にたくさんのものを作るのに非常に便利です。SLAは、細部や美しい仕上げが必要なプロジェクトに最適です。SLAは、プロトタイプ、ジュエリー、歯科用模型、その他見た目が正確で滑らかでなければならないものに使われます。さらに、SLAは、フィギュアやファンシーな金型のようなクールなアイテムの少量生産が可能です。
コストに関しては、特に高精細なモデルを扱う場合、小さなプリントでは一般的にSLAの方が安い。SLA用の樹脂は通常、SLSに必要な高級パウダーよりも安価です。ただし、SLAの場合、プリントしたパーツの洗浄や硬化などの後処理に時間がかかるため、総コストが少し上がる可能性があることを覚えておいてください。
一方、SLSは通常、より高価で特殊な材料と裝置を使用するため、初期費用が高くなる。しかし、SLSは、大きな印刷物や機能的なプロトタイプ、特に部品のバッチ生産を行っている場合、または過酷な使用に耐える部品を作りたい場合には、最も費用対効果が高くなります。
SLSとSLAのどちらを選択するかは、プロジェクトの要件によります。機能的で耐久性があり、磨耗や破損にも対応できる部品が必要な場合は、SLSの方が適しています。自動車、航空宇宙、製造業(yè)など、強度と柔軟性が重要な産業(yè)に最適です。
一方、細部、表面品質(zhì)、精度に重點を置き、パーツの高い耐久性を必要としない場合は、SLAが適しています。SLAは、高解像度のプロトタイプ、詳細なビジュアル?モデル、外観が重要な用途(ジュエリーや歯科など)に最適です。
SLSもSLAも素晴らしい 3Dプリンティング技術(shù) 良い結(jié)果が得られる。SLSは機能的なパーツを作るのに適しており、SLAは細部まで滑らかなパーツを作るのに適しています。それぞれの技術(shù)が得意とするところと不得意とするところを知ることで、3Dプリンティングのニーズに合ったものを選ぶことができます。
新製品のプロトタイピングであれ、最終用途の部品の作成であれ、適切な3Dプリント技術(shù)を選択することで、プロジェクトに最適な結(jié)果が得られます。
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]]>Weld Stainless Steel to Carbon Steel: Techniques and Challenges最先出現(xiàn)在SogaWorks。
]]>ステンレス鋼と炭素鋼の溶接には、いくつかの課題がある:
高溫割れ。どちらの金屬も、特に高溫環(huán)境では高溫割れを起こしやすい。
合金元素の影響。ステンレス鋼に含まれるクロムやニッケル などの元素は、溶接パラメーターの慎重な管 理が必要である。
共同設計の考慮事項。 安定した耐久性のある溶接を行うには、熱膨張、融點、 機械的性質(zhì)の違いを考慮しなければならない。
腐食の増加。炭素鋼の微粒子がステンレス合金と混ざり合い、ステンレス鋼の保護酸化膜を破壊します。このバリアが損なわれると、錆が発生し始めます。
ステンレス鋼と炭素鋼を溶接する場合、それぞれの材 料の特性を理解することが極めて重要である。
ステンレス鋼
ステンレス鋼は、優(yōu)れた耐食性、強度、靭性で知られ、化學加工、食品製造、醫(yī)薬品などの産業(yè)で広く使用されています。ステンレス鋼にはクロムやニッケルなどの元素が含まれており、溶接時に酸化や炭化などの問題を引き起こす可能性があります。
炭素鋼
炭素鋼は機械的強度に優(yōu)れ、加工が容易でコスト効率も良いため、建設や機械製造によく使用される。しかし、溶接時に割れや気孔が発生しやすいため、入念な予熱と溶接後の熱処理が必要である。
深溶け込み溶接は、2つの金屬間に強固な結(jié)合を形成する深い溶接を達成するために高エネルギーを適用します。このプロセスの特徴は、溶接溶け込みが深いことと、熱影響部(HAZ)が小さいことで、接合部の機械的特性と耐食性の維持に役立つ。この方法の一般的な熱源には、高エネルギー?ビーム(レーザーや電子ビームなど)や高エネルギー密度アーク(プラズマやアーク溶接など)がある。これらの熱源は溶接部を素早く加熱し、材料を溶融して耐久性のある接合部を形成することができる。
この技術(shù)では、高エネルギーのレーザービームを使用して金屬表面を急速に溶かし、溶融プールを形成する。レーザーのエネルギーは正確に制御できるため、入熱を最小限に抑えることができ、熱影響部を限定し、熱歪みや金屬の微細構(gòu)造の変化を抑えることができる。
電子ビーム溶接では、高速の電子ビームが金屬表面に照射され、強い熱を発生させて材料を溶かす。このプロセスは真空中で行われるため、酸化や汚染を防ぐことができる。電子ビームは、従來の方法よりも溶接深さを深くすることができ、非常に効果的です。
ステンレス鋼と炭素鋼の信頼性の高い接合を?qū)g 現(xiàn)するためには、十分に構(gòu)造化されたプロセスが必 要である。適切な準備、正確なパラメー タの選択、徹底した溶接後処理、これらすべてが極めて重要である。
溶接を始める前に、以下のことを確認すること:
表面のクリーニング。溶接面に付著している油、スケール、汚れなどの汚染 物を取り除く。
組み立てと固定。設計仕様に従って部品を正確に固定する。
予熱。厚い溶接物の場合、予熱は熱応力と割れのリ スクを軽減することができる。
具體的な手順は、採用する深溶け込み溶接のタ イプによって異なる。
レーザー溶接
パラメータの選択。溶接物の厚さ、材質(zhì)、接合形狀に応じて、適切なレーザー出力、溶接速度、焦點位置を選択する。一般に、レーザー出力が高く、溶接速度が遅いほど、溶け込み深さが大きくなる。
シールド?ガス。適切なシールド?ガス(アルゴンや窒素など)を使用し て溶接部を保護し、溶接中の酸化や汚染を防止する。
プロセス制御。溶接中の溶融池の狀態(tài)と溶接形態(tài)をリアルタイムで 監(jiān)視することにより、溶接品質(zhì)を確保する。必要に応じて、溶接継手の強度と密度を向上させるために、マルチパス溶接プロセスを使用することができる。
電子ビーム深溶け込み溶接
真空環(huán)境の準備。電子ビーム溶接は真空環(huán)境で行う必要があるため、溶接前に溶接物を真空チャンバーに入れ、真空排気する必要がある。
ビーム?パラメーターの選択。溶接物の材質(zhì)と厚さに応じて、適切な電子ビーム電圧、ビーム電流および溶接速度を選択する。一般に、電子ビーム電圧とビーム電流が高いほど、溶け込み深さが大きくなる。
プロセス制御。溶接中の電子ビーム位置と溶接狀態(tài)をモニターすることで、溶接品質(zhì)を確保します。必要に応じて、溶接の密度と強度を向上させるために複數(shù)回の溶接を行うことができます。
溶接後の処理は、接合部の壽命と強度を確保するために極めて重要である。
検査だ。 超音波検査やX線検査による非破壊検査を行う。
熱処理。 焼きなましや焼き戻しなどの処理を行い、接合部の強度と靭性を向上させる。
表面処理。 耐食性を向上させるため、溶接部を洗浄し、不動態(tài)化する。
深溶け込み溶接は、ステンレス鋼と炭素鋼の間に高強度継手を形成するための重要な技術(shù)です。レーザー溶接や電子ビーム溶接などの技術(shù)は、異種金屬の溶接の課題を克服し、接合部の強度と耐久性を維持するのに役立ちます。適切な準備、工程管理、および溶接後の処理を行なえば、高品質(zhì)の結(jié)果を得ることができる。この技術(shù)が進歩するにつれて、この2つの広く使用されている金屬に依存する産業(yè)で、重要な役割を果たし続けるだろう。
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]]>What is CNC Metal Cutting: Basics Explained最先出現(xiàn)在SogaWorks。
]]>CNC金屬切斷は、コンピュータ數(shù)値制御(CNC)を使用して金屬上の余分な材料を切斷し、所望の形狀を作成するプロセスです。このプロセスでは、カッタープログラムとコードを使用して切削工具の動きを指示するため、人間の関與を減らし、精度を高めることができる。
金屬切斷加工は、機械的加工と研磨加工という2つの主なグループに分類できる。機械的な加工は、切削工具や力を使って金屬から部分的な材料を切削する。以前の記事では、より詳細な紹介を行ったが、以下では、いくつかの主要な研磨加工を紹介する:
レーザーは熱製造プロセスである。集光されたレーザービームを使用して金屬材料を切斷する。高出力のレーザービームが金屬材料を溶かしたり蒸発させたりし、コンピュータープログラムがレーザーの経路をガイドする。
CNCレーザー切斷 は主にシートメタルの切斷に使用される。金屬の厚さは最大25mmにもなる。様々な産業(yè)で幅広い用途があり、例えば自動車會社ではボディパネルの製造に、醫(yī)療機器メーカーでは手術(shù)器具に使用されている。
ウォータージェット切斷は、高圧の水を切斷工具として使用し、金屬工作物の部分的な材料を除去する冷間加工である。高圧ポンプを使用して水流を発生させ、研磨粒子と水を混合して金屬を切斷する。非接觸で、被加工物に直線的、非直線的、內(nèi)部的な切り込みを入れることができる。
プラズマ切斷は、導電性ガスを用いて金屬を切斷する。高溫のプラズマアークから発生する熱を利用してワークの切り欠き部分の金屬を溶かし、高速プラズマの勢いで溶けた金屬を除去する。
プラズマ切斷は、主に導電性の金屬を切斷するために使用される。
ワイヤー放電加工(EDM)は、放電を利用して金屬を切削する。細いワイヤーを使って電気火花を発生させ、この火花が金屬を侵食して希望の形狀に変える。切斷プロセスでは、金屬は誘電體液に浸される。
基準 | レーザー切斷 | ウォータージェット切斷 | プラズマ切斷 | ワイヤー放電加工機 |
切削工具 | レーザー光線 | 研磨剤入りウォータージェット | イオン化ガス | 帯電ワイヤー |
材料 | 金屬、プラスチック、木材 | 金屬、ガラス | 金屬 | 金屬 |
材料の最大厚さ | 25mm | 100mm | 30mm | 300mm |
切斷速度 | 高い | 中程度 | 高い | 低い |
その他の金屬切斷加工 CNCフライス加工CNC旋盤、シャーリング、パンチング、ドリルなど。これらは主に機械的な技術(shù)であり、鋭利な切削工具を使用して金屬を切削する。
以上、少なくとも4つの異なるタイプのCNC金屬切削加工について説明した。 CNC加工 業(yè)界では、他のさまざまな金屬切削加工について學んだことがあるかもしれません。おそらく、金屬部品に最適な切削加工をどのように選択すればよいのか悩んでいることでしょう。では、決斷を下す前に知っておくべき2つの重要な検討事項を探ってみましょう。
素材の特徴。?どんな切斷加工にも限界がある。レーザー切斷は、主に厚さ30mmまでの金屬板に有効で、銅やアルミニウムのような反射率の高い金屬にはあまり効果がありません。同様に、プラズマ切斷やワイヤーEDMは、導電性を持つ金屬に適していることがほとんどです。ウォータージェット切斷は様々な金屬を切斷する能力を持つが、得られる表面品質(zhì)は他の方法に比べて粗い。
精度の要件。?レーザー切斷は±0.01mmの公差を達成できるが、重い金屬(厚さ25mm以上)を切斷する場合、レーザー切斷の精度は低下する。プラズマ切斷の公差は±0.2mmで、他の方法より精度が低く、高精度の特徴を必要とする製品にはお勧めできない。ワイヤーEDMの精度は、±0.05mmまたはそれ以上の精度に調(diào)整できますが、切斷速度が低下します。ウォータージェット切斷の公差範囲は通?!?.1mmから±0.2mmだが、切斷エッジの品質(zhì)は比較的劣る。
その他、予算、ツール要件、納期などを考慮する必要があります。
インダストリー4.0とモノのインターネット(IIoT)は、相互接続された機械の導入と人の介在の最小化を通じて、製造業(yè)に革命をもたらしている。人工知能や機械學習などの技術(shù)の進歩により、機械が効果的にコミュニケーションをとり、プロセスを理解できるようになるため、CNC機械が製造業(yè)の最前線に登場しつつある。センサーやリアルタイムのデータ収集の活用により、予知保全の取り組みが確立されつつあり、その結(jié)果、安全対策が強化され、経費が削減され、顧客の満足度が高まっている。産業(yè)用モノのインターネット(IIoT)は、相手先商標製品製造業(yè)者(OEM)間のシームレスなデータ共有を促進する。
メーカー各社は、排出量の削減、エネルギー使用量の最小化、廃棄物発生の抑制といった対策を?qū)g施することで、持続可能性を優(yōu)先する傾向を強めている。機械工場は、自動化のレベルを高め、原材料の価値を重視し、OEM(相手先商標製品製造業(yè)者)とパートナーシップを結(jié)び、資源の再利用とリサイクルを推進している。
5軸および6軸CNC加工は、より正確な加工、より少ないミス、より高速な切削を可能にし、ますます普及している技術(shù)である。特定のCNC裝置では、汎用性と効率を高める追加軸の組み込みが増加すると予想されている。
What is CNC Metal Cutting: Basics Explained最先出現(xiàn)在SogaWorks。
]]>CNC Machining vs 3D Printing: Which is Better for Rapid Prototyping Projects?最先出現(xiàn)在SogaWorks。
]]>CNCマシニングは、様々な回転工具を利用して、ブランクと呼ばれる固體の原料ブロックを完成品に近い部品に変える、一般的な減法的製造技術(shù)として際立っている。CNCマシニングは、その再現(xiàn)性、高精度、さまざまな材料を扱う汎用性で知られており、小規(guī)模生産から中?大量生産まで好まれる方法である。
一方、アディティブ?マニュファクチャリングに分類される3Dプリンティングは、専用の工具や治具を必要とせずに、レイヤーごとにパーツを造形する。この方法は、CNC機械加工に比べて初期設定コストを最小限に抑えることができる。
CNCマシニングと3Dプリンティングは動作が異なりますが、特にプラスチックや金屬など様々な材料から作られるプロトタイプや機能的な最終使用部品の領域では、その用途は重複しています。この記事では、カスタムパーツに最適な製造技術(shù)を選択するためのガイドとして、技術(shù)的に考慮すべきポイントを掘り下げます。
3DプリンティングとCNC機械加工のどちらを選ぶかを決める際には、いくつかの要素が絡んできます。一般的なガイドラインとして、サブトラクティブプロセスで簡単に製造できる部品は、一般的にCNC機械加工で製造されます。CNC機械加工は、3Dプリンティングと比較して、すべての寸法で優(yōu)れた寸法精度と機械的特性を誇りますが、特に少量の場合は、価格が高くなる可能性があります。
3Dプリンティングの最適シナリオ:
數(shù)量が多い場合(數(shù)百、數(shù)千の部品)には、射出成形のような従來の成形技術(shù)の方が経済的に実行可能かもしれない。
生産する部品の數(shù)量は、意思決定プロセスにおいて非常に重要です。以下は、部品と材料の數(shù)に基づく內(nèi)訳です:
部品數(shù) | 1-10 | 10-100 | 100-1000 | 1000+ |
---|---|---|---|---|
プラスチック | 3Dプリンティング | 3Dプリンティング | CNC機械加工(射出成形を検討) | 射出成形 |
メタル | 3Dプリント&CNCマシニング | CNCマシニング(3Dプリントも検討) | CNC機械加工(ダイカストも検討) | ダイカスト |
CNCマシニングは主に金屬を扱うが、熱可塑性プラスチック、アクリル、針葉樹、広葉樹、モデリングフォーム、加工用ワックスなどにも柔軟に対応できる。3Dプリンティングは熱可塑性プラスチックと熱硬化性プラスチックに重點を置いており、金屬、セラミック、ワックス、砂、複合材料、生體材料のプリンティングを可能にする技術(shù)もある。
CNC加工材料:
パーツの複雑さは、3DプリンティングとCNC機械加工のどちらを選ぶかにおいて非常に重要である。CNC加工では、工具のアクセス、クリアランス、四角いコーナーを加工できないことに関連する設計上の制約があります。再位置決めは、加工時間と労働時間を増やし、治具や固定具を必要とする可能性があり、最終価格に影響します。
対照的に、3Dプリンティングは幾何學的な制約が少ない。プロセスによってはサポート構(gòu)造が必要になることもあるが、設計の自由度と複雑さの許容量は、CNC機械加工に関連する考慮事項を上回る。
製造ワークフローを理解することは非常に重要である。CNC機械加工では、機械オペレーターが工具の選択、主軸の回転數(shù)、切削経路、パーツの位置変更の可能性などを決定し、労働集約的なプロセスを伴います。一方、3Dプリンティングでは、オペレーターがデジタルファイルを準備し、向きを選択し、最小限の人的介入でプリンターに造形作業(yè)を任せることで、プロセスが簡素化されます。
3DプリンティングとCNC機械加工は、機能的および外観的な品質(zhì)を向上させる後処理方法の恩恵を受けます。一般的な後処理技術(shù)には、CNC機械加工ではビーズブラスト、陽極酸化処理、粉體塗裝があり、3Dプリンティングではメディアブラスト、サンディング&ポリッシング、マイクロポリッシュ、金屬メッキがあります。
CNC Machining vs 3D Printing: Which is Better for Rapid Prototyping Projects?最先出現(xiàn)在SogaWorks。
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