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3dプリンターでできる金型の素材の種類とは


3dプリンターには素材が必要



近年、3dプリンターの活躍が目覚ましく、注目を集めています。3dのデータをもとに立体的な部品や金型、製品をプリントしたり、その製品を作るための型を作るため、製造工場で見本を作ったり、工業系の企業で開発するときに利用したりと、さまざまな用途がなされています。

これらの立体的な製品や型をプリントするには、データももちろん必要ですが、いちばん大切なのは立体としてあらわすための素材です。素材はたとえば樹脂素材が使われることが多く、ABS樹脂やPLA樹脂、アクリル樹脂、エキポシ樹脂など種類も豊富です。これらはそれぞれに細かい特徴があるのですが、基本的に軽く扱いやすいため、部品のサンプルなどを作るときにとてもよく役に立ちます。

ほかにもナイロン製の素材なども使われますが、今注目されているのが金属の製品です。いままで例を挙げた金属以外のものは基本的にサンプルを作ったりプレゼンの資料にしたりすることを目的にすることが多いですが、金属の場合は、その性質ゆえに最終的に使える製品として活躍できる可能性があります。そうなれば、製品化をすること自体が簡単になり、ますますプリンターが活躍するところが増えることでしょう。

しかしながら、金属製品を生み出すための素材は、現在のところかなり限られた種類しか作ることができません。たとえば、チタンやアルミ、銅などが素材として現在使うことができる金属ですが、これら以外のものはまだまだ製品として扱うほど上質なものが出来上がらないことが明らかになっています。また使用できる部品でも大量生産しようとすると、熱のひずみを生み出してしまい変形してしまう可能性も高まるなど、完璧に量産製品として扱えるということではありません。金属のプリントは、まだまだ課題があります。



金型は昔から使われてきた



3dプリンターによって出来上がる製品や型のクオリティを決めるのは、その機能だけではなく、流し込む素材も大切です。素材にはじつにさまざまな種類がありますが、成形したいものによって姿かたちを変えていきます。特に型というのはすなわち、その製品のクオリティに直結しています。金型があれば製品を量産することができますが、1ミリでもサイズに狂いがあれば、それは製品づくりには使えなくなってしまうからです。

製品にとって重要なこの「型」は、じつのところ昔からずっと使われてきました。鉄や銅などの金属を加工する目的のほか、プラスチック製品や身近な食べ物でいうとたい焼きなどに使われています。金属製の金型は頑丈であり、製品を多く生産することに向いていますが、大きなものを作るときや低コストで作りたいときには、少々難しいことがあります。

そんなときは、アクリルやナイロンなどを使って型を作るのもよくあることです。試作品を作るときには、スピーディーにコストをあまりかけずに作ることが求められるため、これらの樹脂型を利用することが一般的になります。素材や使用目的に応じてさまざまな型を使い分けることによって、コストを削減したり、時間を効率的に使用したりするということなのでしょう。

3dプリンターはまだまだ素材が限定されている段階ですが、金属製や樹脂製を使い分けられる点では、製造企業の業務をサポートする重要な役割を果たしています。



3dプリンターで作る製造品とは



3dプリンターで製造されるものは現在、ほとんどの場合が試作品であることが多いです。金属の制限がもう少し広がり、実際にずっと使える金型や製品そのものを量産できるようになればよいですが、その道のりはまだ長いといえるでしょう。しかしながら、少しずつではありますが、現在いくつかの種類の製造品が、3dプリンターによって作られるようになりました。

たとえば金属ではありませんが、補聴器や歯科で使う歯の型や模型には使われることも多くなっています。医療分野ではその人個人の形に合わせた器具を使う機会が多いため、簡単にそれが作れるようになれば、技術の向上が非常に早まります。

また、金属を使ったものでは、航空機の部品や宇宙空間で利用されていることもあります。宇宙空間でも利用できるプリンターが開発され、地球から送ったデータで部品を作ったりしています。今後も製品や金型を作ることにますます使われていくことが期待されていますが、現在ではまだまだ専用の部品を作る、個人に見合った型を作るなどといった量産ではなく、ひとつずつ作るもののほうが向いていると考えられています。

また、作っていくときにゆがみができてしまう可能性があることや、製造する際でも1cmずつ作っていき、それに1時間はかかってしまうために大変な製造時間を要することが問題点として考えられています。今後ももちろん進化していくことが期待されていますが、機能が万能であるとはまだまだいいづらい状態といえるでしょう。利用を期待している企業は、それらの課題を踏まえておくと、より効果的にプリンターを利用できるようになります。


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