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高強度・高耐久性部品とは?課題と対策・製品を解説

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粉末焼結積層造形方式における高強度・高耐久性部品とは?

粉末焼結積層造形(SLS)方式は、粉末状の材料をレーザーや熱源で一層ずつ焼き固めて三次元形状を造形する技術です。この方式で製造される高強度・高耐久性部品は、従来の製造方法では困難だった複雑な形状や軽量化を実現しつつ、高い機械的強度と耐久性を両立させることを目的としています。航空宇宙、自動車、医療機器など、高い信頼性が求められる分野での活用が期待されています。

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『HBD-200』は、装置の安全性や、正確で安定した出力と
効率的な動作を実現した粉末床溶融結合方式の金属3Dプリンターです。

大気の効率的なろ過システムによりフィルターの製品寿命は
1200時間を超えており、長い連続生産にも対応。

また、人間工学に基づき、最低限のプロセスかつ短時間で操作ができ、
より効率的な作業ができる様に設計されています。

【特長】
■安定性と効率性
■高パフォーマンス
■材料の多様性
■金属出力のために考え抜かれた安全な設備
■ユーザーフレンドリーな設計
■使いやすいソフトウェア

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

金属3Dプリンター『HBD-200』

脱脂工程から焼成・焼結工程までを連続で処理をすることができます。また、脱脂工程からの自動搬送も設計可能です。
お客様の設置スペースや使い勝手に合わせて適切な設備の提案をいたします。

【課題解決】こんな課題を解決してきました。
■ 水素排ガスを廃棄しているのがもったいない
■ プッシャー炉で処理温度の変更を手動で行っている
■ リミットスイッチでスピード切替を行っていたが、スイッチの位置ずれがおこる

『焼成炉・焼結炉』は、精度の高い部品を大量生産でき、自動車部品をはじめとして各種機械要素の製造に使われています。

小ロット生産 ・ 熱処理試験・ 少量サンプル製造などご相談ください。 ​

※詳しくはお問い合わせ、またはPDFをダウンロードしてください。

焼結炉【MIM専用連続炉】 

残留応力フリーの大型造形が可能なニュートラル・”電子”ビーム・テクノロジーを採用した電子ビーム・パウダベッド方式金属3Dプリンタです。高速造形、後工程ステップの簡略化、他のテクノロジーと比べ、より安定したプラットフォームを提供します。
独自の電荷中和により、スモークの発生しない安定したプロセスでの造形が可能となり、大型の部品も応力の影響を受けずに造形ができ、Ni合金、Ti合金、Cu合金、CoCr合金、純銅、銅合金、超硬金属(Vibenite 280/ 290)、高融点金属材料など、多様な金属・合金での3D造形が可能。必要な後工程も少ないため、短時間&省エネルギーでの造形が可能となります。高度なインプロセス・モニタリングと制御により、広範囲のアプリケーション開発を促進します。

金属3Dプリンタ【Wayland Calibur3】電子ビーム

生産設備の設計製作をメイン事業とする弊社が、Formlabsの3Dプリンタを導入したのが2022年のこと。
2024年にはFormlabsの販売パートナーとなりました。

ユーザーとして3Dプリンタ[Fuse 1+ 30W]を使い続けているからこそ分かる
・生産設備に3Dプリント品を組み込む方法
・3Dプリンタ導入による納期、コスト削減
・3Dプリント前提のデザインを考えること

これらをお伝えし、3Dプリンタを御社でどのように活用するか、ユーザー目線でご提案いたします。

「3Dプリンタは気になるけど、パーツの強度や精度が心配…」
「導入しているけど、治具を作る以外の活用ができていない…」

そんなお悩みがある方はぜひ一度ご連絡ください。
https://form.3fit.net/

※株式会社エフ・アイ・ティはFormlabs製品の正規販売代理店です。

製造現場での【SLS方式3Dプリンタ】の活用法

『Fuse 1』は、パウダー材料をレーザーで焼き固めることにより機能的
かつ頑丈なプロトタイプから最終プロダクトまでの造形を可能にする
3Dプリンティング技術「SLS方式」の3Dプリンターです。

サポート材を必要とせず、パーツを統合した一体部品や可動部品などの
複雑な形状の造形が一度で可能です。

【特長】
■サポート材なしで、複雑なデザインの造形が可能
■"Surface Armor テクノロジー"を搭載
■シンプルなソフトウェア
■連続プリントを可能にする設計

※詳しくはPDFをダウンロードして頂くか、お問い合わせください。

SLS方式3Dプリンター『Fuse 1』

当社では、高品質・高速性・安定性を実現する金属3Dプリンター
『Tytus3D』を取り扱っております。

品質に妥協なく、ハードウェア・素材、ともにコストダウンを実現。
スマートモニタリングシステムにより高品質と安全性を保証します。

【特長】
■多くの材質に対応
■量産品でも同品質に造形
■超高密度99.5%
■低コストを実現

※詳しくはPDFをダウンロードして頂くか、お問い合わせください。

金属3Dプリンター『Tytus3D』

『HBD 350』は、粉末床溶融結合方式の金属3Dプリンターです。

利用目的に合わせてシングルユーザー、デュアルレーザーの選択ができ、
一辺が最大40cmの大型出力が可能。

また、複数の先端システムを組み合わせることで、
金型部品に適した高効率、高強度、高品質、連続生産ができます。

【特長】
■出力方法の選択が可能
■大きい出力サイズ
■効率化を図るシステムを複数搭載

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

金属3Dプリンター『HBD 350』

RPM Innovations 社 (米国 サウスダコタ州) の指向性エネルギー堆積法(DED) 金属3Dプリンタです。
航空・宇宙、軍事、電力発電、採鉱、ガス・オイル、自動車などの幅広い業界での実績、高い信頼性があります。
もっとも造形サイズが大きい「RPMI 557XR」装置では最大 2100 mm の金属積層造形が可能です。
5軸制御(X、 Y、 Z 軸 / チルト・回転テーブル)による自由形状でのフリー・フォーム造形、レーザ・クラッディング(肉盛り)による部品リペア、既存金属製品への付け足し造形が可能です。

【装置ラインアップ】
 ■RPMI 557XR
 ■RPMI 222XR

指向性エネルギー堆積法(DED) 金属3Dプリンタ [RPMI]

当資料では、従来の造形法に比べて金属3Dプリンティング加工が
優れている点を説明するとともに、金属3Dプリンティングが従来の
手法に勝る5つのアプリケーションをご紹介いたします。

金属3Dプリンティングのメリットを理解することで、この手法が適している
パーツのタイプと他の手法で造形が適しているパーツのタイプを知ることができます。

3Dプリンティングが適しているパーツであれば、使用する機会の可能性を
最大限に引き出すことが可能になります。

【掲載内容】
■はじめに
■金属3Dプリンティングが従来の造形技術に勝る3つのメリット
■金属積層造形-5つのアプリケーション
■金属による機能試作
■アームエンドツーリング

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

【資料】金属積層造形-5つの代表的用途

Aconity3D社(ドイツ)レーザーパウダーベッド方式金属3Dプリンタです。金属パウダ(20 ? ~ 65 ?)を造形プラット・フォーム上に敷き、造形位置にレーザを照射し溶融と凝固を繰り返すことで積層造形します。3D CADファイルを編集ソフトで分析・修正したモデル・データを取り込み、複雑な形状でも高品質な造形が可能です。マルチ・レーザ(最大4本)、予備加熱機能、プロセス・モニタリング機能をオプションで追加可能です。

金属3Dプリンタ【Aconity3D】レーザーパウダーベッド

『HBD-150』は、効率的な設計による大気浄化システムが独立して
備わっている、粉末床溶融結合方式の金属3Dプリンターです。

安全に反応性金属を出力するために、印刷室を開かずに
金属粉末の添加と洗浄の作業が可能。

また、データ再現度が高く、信頼のある高い品質を備えた
産業用カスタマイズ機器となっております。

【特長】
■産業用にチューンUP
■大気浄化システム
■金属出力に特価された設備

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

金属3Dプリンター『HBD-150』

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粉末焼結積層造形方式における高強度・高耐久性部品

粉末焼結積層造形方式における高強度・高耐久性部品とは?

粉末焼結積層造形(SLS)方式は、粉末状の材料をレーザーや熱源で一層ずつ焼き固めて三次元形状を造形する技術です。この方式で製造される高強度・高耐久性部品は、従来の製造方法では困難だった複雑な形状や軽量化を実現しつつ、高い機械的強度と耐久性を両立させることを目的としています。航空宇宙、自動車、医療機器など、高い信頼性が求められる分野での活用が期待されています。

課題

材料の選択肢と性能限界

高強度・高耐久性を実現できる粉末材料の種類が限られており、要求される性能を満たす材料の選択肢が少ない。

造形プロセスにおける品質ばらつき

粉末の充填密度や焼結温度、レーザー出力などのパラメータ制御が難しく、部品ごとに強度や耐久性にばらつきが生じやすい。

後処理工程の複雑さとコスト

未焼結粉末の除去や表面処理、熱処理などの後処理工程が複雑で時間を要し、コスト増加の要因となる。

設計自由度と構造的課題

複雑形状は実現できるものの、応力集中や疲労破壊のリスクを考慮した構造設計が不可欠であり、専門知識が必要となる。

​対策

高性能粉末材料の開発・改良

より高い強度、耐熱性、耐摩耗性を持つ新規粉末材料の開発や、既存材料の特性を向上させるための添加剤の研究を進める。

プロセス最適化と品質管理の強化

造形パラメータの自動最適化システムや、リアルタイムでの品質モニタリング技術を導入し、安定した品質の部品製造を実現する。

効率的な後処理技術の導入

自動化された粉末除去装置や、短時間で均一な熱処理を施す技術を開発・導入し、後処理工程の効率化とコスト削減を図る。

構造解析と設計支援ツールの活用

高度な構造解析シミュレーションや、トポロジー最適化などの設計支援ツールを活用し、強度と耐久性を最大化する設計を行う。

​対策に役立つ製品例

高機能複合材料粉末

金属粉末にセラミック粒子などを複合化し、強度と耐摩耗性を飛躍的に向上させた粉末材料。これにより、過酷な環境下でも使用可能な部品が製造可能となる。

インテリジェント造形システム

造形中の温度や歪みをリアルタイムで計測し、自動でレーザー出力を調整するシステム。これにより、部品内部の応力分布を均一化し、強度と耐久性を向上させる。

自動化後処理ステーション

造形後の部品から未焼結粉末を効率的に除去し、均一な熱処理を施すための自動化された装置。これにより、後処理の工数を削減し、品質の安定化を図る。

構造最適化設計ソフトウェア

部品にかかる負荷を解析し、材料の使用量を最小限に抑えつつ、必要な強度と耐久性を確保する最適な形状を自動生成するソフトウェア。これにより、軽量かつ高強度な部品設計が可能となる。

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