生産

AM 構築プロセス中、Velo3D の Assure ソフトウェアは、雰囲気、消耗品、粉体層の健全性の層ごとの検証を追跡して、部品の品質を実現します。 画像提供：Velo3D。

量産規模の積層造形の場合、特に航空宇宙や防衛などの規制の厳しい業界では、3D プリント部品の一貫性と品質が問題の 1 つとなります。 しかし、ハードウェア監視システムとプロセス制御ソフトウェアの進歩は、人工知能 (AI) と現場監視における新たなイノベーションと相まって、根強い品質関連のハードルを軽減し始めており、より広範囲に積層造形 (AM) を導入する道が開かれています。

品質管理はあらゆる製造方法に共通する問題ですが、AM にはそれとは異なる、より困難な懸念事項があります。 コンピューター数値制御 (CNC) フライス加工のような材料が全体的に均質なままである従来の製造プロセスとは異なり、AM は部品と材料を同時に作成します。 したがって、伝統的な製造方法で作られた部品は、特定の材料基準が確立され検証されると、より高いレベルの一貫性を持って出力されます。 比較すると、AM は印刷実行の 2 つの機能を考慮すると、部品と材料の変動の影響を受けやすくなります。

「AM を使用すると、1 つの形状をテストして特定の材料パラメータを取得し、その後、別の部品を適切に印刷して、さまざまな材料特性を取得できます」と、リアルタイムの品質検査ソリューションを販売する Phase3D の創設者兼 CEO の Niall O'Dowd 氏は述べています。 3D プリント部品の制御。 「造形チャンバー内での部品の向きの違い、物理的な場所での印刷、さらには印刷ジョブの調整を担当する人が異なることなど、これらの変数は材料特性や部品の性能に複雑な方法で影響し、業界全体で十分に理解されていません。」

広く認知されている 3D プリンティング品質基準の欠如に加え、まだ比較的初期段階にある AM テクノロジーの品質保証慣行について十分な訓練を受けた専門家が限られていることが問題を悪化させ、量産規模の AM の導入を妨げ続けています。 AM が成熟するにつれ、新しい機能によって品質保証 (QA) の問題の一部は解決されつつあるが、現在のシステムのほとんどは、正式で標準化された品質管理に適したレベルのプロセス制御と検証を備えて設計されていない、と専門家は述べています。

合意された標準が存在しないため、航空宇宙、自動車、医療機器などの業界で AM テクノロジーを早期に採用する企業には、独自のオーダーメイドの品質管理システムとプロセスを作成する責任が課せられています。 確かに、カスタム QA プラクティスは仕事を成し遂げるのに役立ちますが、業界の協力者間、さらには 1 つの企業内の異なる部門や製造拠点間でさえも、簡単に移行できるものではありません。

多くの企業は、よりローカライズされた製造を行い、パンデミック中に発生したサプライチェーンの課題を解決するために、生産方法として AM に引き寄せられています。 しかし、オーダーメイドの QA プラクティスの確立と実装には費用と時間がかかり、多くの場合、プロダクション グレードの AM のサプライ チェーンの利点が無効になります。

「シナリオ全体が採用を妨げています」とオダウド氏は言う。 「企業はサプライチェーンの問題に対処し、部品を迅速に入手するために AM を採用しました。しかし、部品のテストに 1 か月以上費やす必要がある場合、スケジュールに大きな悪影響を及ぼす可能性があります。」

3D プリンターの QA 機能の強化を求める声は、特に金属 AM 分野のベンダーや、量産グレードのアプリケーションを対象としたシステムを持つベンダーの間で反響を呼んでいます。 多くの 3D プリンター メーカーは、プリンターの制御を強化するために、オンボード カメラ、光学技術、マシン ビジョン アルゴリズムを使用してプラットフォームを強化しています。 他の企業は、印刷ジョブをレイヤーごとにリアルタイムで監視して異常を検出し、材料、時間、コストの無駄を避けるためのアクションを開始する可能性のある現場監視機能を導入しています。

部品の品質を向上させる AM (DfAM) 設計の実践を促進する方法として、設計段階の初期段階でより強力なシミュレーションの使用が増加することも支持されています。 同時に、品質管理と DfAM ソフトウェア プラットフォームは継続的に強化され、異常の検出が容易になり、より効果的なビルドを計画し、高度な印刷ハードウェアをより詳細に制御して印刷パラメータを微調整できるようになります。