3dプリンターを用いた金属加工の仕組みを簡単解説

3dプリンターとは、立体的に物を造形することができる装置のことを指します。3dプリンターそのものは、1980年代にはその仕組みが確立していましたが、本格的に普及するのは2000年代以降で、2010年代に入ると家庭用3dプリンターも登場するなど身近な存在となっています。3dプリンターの仕組みとしては、素材を積み重ねることで形を構成していくもので、樹脂の場合には溶かしたものをノズルから出力して、インクジェットプリンターのように描いていくというものです。一方で金属などの場合にはノズルから溶かしたものを出すといったことはできないため、粉末にした金属を薄く敷き詰め、それらにレーザーやビームなど高温になるエネルギー体を当てることで融解させることで形を構成していきます。

3dプリンターの種類と特徴について

3dプリンターの種類としては、熱溶解積層方式、光造形方式、粉末焼結方式、インクジェット方式、プロジェクション方式、インクジェット粉末積層方式が知られますが、このうち金属に対応しているのは粉末焼結方式のみになります。他の方法の場合には、熱で溶かしたり、素材に紫外線などの特殊な光を当てることで形を作っていくため溶かすために高温を必要する金属系素材は使うことができません。一方で粉末焼結方式は大型の装置になります。仕組みそものが大掛かりなもので小型化ができないものであるため主に産業用として使われています。なお、金属素材の他にも樹脂系素材を使うことができ、オールマイティーに物体を造形することができ、本格量産する前の前段階テストをするための部品を作るさいに使われています。

金属3dプリンターで作れるものについて

現在の3dプリンターでは、まだ制約が多くあり、完璧なものを作るといったことは不向きです。このため最終的に商品にするには仕上げが必要となるため、大量生産をするには向いていません。しかし、それでも切り出し加工をして一品を作るよりも遥かに短時間で造形物を作り出すことができますし、コンピューターの情報を正確に形がするので、商品テストをするさいに広く使われるようになっています。一方で作れるものは素材によって制限されます。金属系であれば銅、青銅、チタン、ニッケル、アルミニウムなどがありますが、いずれも3プリンターメーカーが対応しているものでなければ作ることができません。また立体造形するといっても、形が極端にアンバランスなものは作ることが難しいとされます。

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