金属3Dプリンティングによる製造ソリューション

 

Metal Xの3Dプリンティングシステムは、設計から実用可能な金属部品の造形まで、全てを備えた製造ソリューションです。

金属部品のベンチマークのご依頼を無料にて承っております。

新世代金属3Dプリンター Metal X

金属3Dプリンティング技術が誕生してからしばらく経ちますが、高額であることや扱いにくさ、安全性の懸念から、製造業においては利用されていませんでした。しかし、複合材料造形の3Dプリンターで有名なMarkforgedは、世界初の技術「ADAM方式」を用いた金属3Dプリンターを開発しました。この新世代金属3Dプリンティング技術を用いたMetal Xは非常に実用的で、リリースした初年から3Dプリンティング業界において最多数を出荷し、金属3Dプリンティングにおける先導者となりました。低コストで扱いやすいこの金属3Dプリンターは、今では一部のニッチな業界から、実用性を求めるほぼ全ての製造や設計業界にまで利用されています。

従来技術の1/10のコスト

従来のレーザーを用いた高額な技術ではなく頑強な溶融技術を採用しているため、Metal Xを使用すれば、金属3Dプリンティング運用に掛かるコストが劇的に削減されます。

優れた安全性

従来の金属3Dプリンターとは異なり、粉塵爆発の危険性はなく、3Dプリンター内の不活性ガス雰囲気の必要性もありません。

高密度の金属部品

Markforged独自のADAM方式で造形した部品の金属密度は99.7%であり、鋳造金属部品と同様に切削、研磨、タップ、塗装などを行うことが出来ます。

製造メーカー者様に最適

信頼性の高いMetal Xは、ゾーン加熱および洗練されたソフトウェアによるモニタリングを搭載しています。

場所を選ばない

オフィスでも工場でも、Metal Xはプロトタイプ作成や生産のためのツールとして安全にご使用いただけます。

国内保守

全てのMetal Xに対して3年間の国内保守をご提供いたします。消耗部品の無料交換、オンサイトでの設置作業、3D Printing Corporationの認定済み専門スタッフによるトレーニングが含まれます。

ADAM方式Metal Xにおける工程

1. 設計

CADで設計後、STLファイルをアップロードし、幅広い種類の金属から材料を選択します。ソフトウェア「Eiger」により、その後の処理を簡単に行うことができます。

2. 3Dプリント

金属粉末を閉じ込めたフィラメントを使用して、一層ごとに3Dプリントしながら部品を造形します。焼結工程時に起こる収縮を考慮し、部品は大きめに3Dプリントされます。

3. 焼結炉

3Dプリントした部品に含まれるバインダー(結合剤)を除去するための洗浄を行います。次に、洗浄された部品は炉にて焼結され、金属粉末が固体となります。

4. 高密度の金属部品

金属のみとなった部品は、最終部品として使用できます。他の技術で製造された金属部品と同様の処理が可能です。

アクチュエーターハウジング

従来の部品

従来のアクチュエーターハウンジングは4つのパーツで構成されていました:

・鋳造パーツを機械加工したハウジング

・レーザーカットしたカバープレート

・2つのボルトで構成パーツを固定

Markforgedでプリントした部品

Stanley Infrastructureのエンジニアは、Metal Xでプリントすることを前提として部品を再設計しました。これにより、従来は4つのパーツを組み立てていた一方で、Metal Xではサポートなしでたった1つのパーツからなる部品を3Dプリントできるようになりました。

使用事例

Stanley Black & Deckerの事例

Stanley Black & Deckerは、業務用・家庭用工具類、セキュリティ製品などの工具を製造するアメリカのメーカーです。Stanley Black & Deckerの事業であるStanley Infrastructureでは、複雑な形状の部品を小ロットで効率的に生産する方法を模索していました。

Stanley Infrastructureは、杭を地面に打ち込む際に使う油圧式工具のアクチュエーターハウジングを従来までは4つのパーツを組み立てて製造していましたが、Metal Xで1つのパーツとして3Dプリントすることで組立てが不要になりました。さらに、Metal Xを使用したことで、

  • 53%軽量化
  • 20倍の早さ
  • 92%コスト削減

を実現しました。

パフォーマンス比較

コスト削減率 時間短縮率

年間生産量

34% - 48%

69%

単品の場合

92%

95%

物性比較

Stanley InfrastructureはMetal Xで同じ部品を3つプリントして試験を行ったところ、サイクル試験および強度試験に合格し、部品の耐久性が認められました。さらに、強度・耐久性を保ちながらも、53%の軽量化を実現しました。

 

 

コストパフォーマンス比較

従来の製造方法からMetal Xに変更したことで、34~48%ものコスト削減、69%ものリードタイム削減を実現しました。また、従来ではバッチ生産しかできませんでしたが、Metal Xの使用によって1個からの生産が可能になり、鋳造・機械加工に比べて12.5倍も低コストで、20倍速く生産できるようになりました。

 

Stanley Infrastructureは、Metal Xを使用した生産により、従来の製造方法と変わらなぬ品質と信頼性を保ちながらも、この部品だけで年間何千ドルも削減できると確信しています。

Metal Xシステムの内容

Metal X 金属3Dプリンター

Metal X金属3Dプリンティングシステムは、24時間以内で設計から実用可能な金属部品の造形までできる、全てを備えた製造ソリューションです。

Metal Xは、第4世代の複合材料3Dプリンティング技術に基づいて作られた、全く新しいタイプの3Dプリンターです。金属粉末はプラスチックのマトリックスに閉じ込められているため、従来の金属3Dプリンティング技術に伴っていた危険性はありません。さらに、部品内のインフィルを完全密封して造形することで、軽量化およびコスト削減が可能になります。

Wash-1 自動洗浄タンク

Wash-1では、特殊な液体にグリーンパーツを浸すことで一次バインダー(結合剤)を除去します。部品は半多孔性になり、残りのバインダーは焼結工程で除去されます。このデバインディング(結合剤除去)工程により最終的な金属部品が浄化され、また、焼結炉を清潔に保つことができます

Sinter-1 焼結炉

Sinter-1は高性能・高機能の焼結炉で、信頼性が高く、適度な大きさかつ低コストです。4,760cm3の有効炉内容積を持ち、洗浄後のブラウンパーツを高密度の最終金属部品にします。30年もの金属粉末射出成型法(MIM)の知識と経験を基に作られたSinter-1は、中型部品の焼結や小バッチ生産に最適です。

Metal X システム仕様

仕様

プリンター属性

プリンティング方式

Atomic Diffusion Additive Manufacturing(ADAM、原子拡散積層造形法)

ビルド容積

300 x 220 x 180 mm (x, y, z)

プリンターサイズ、重量

575 x 467 x 1120 mm、75 kg

プリント・チャンバー

加熱式

プリント・ベッド

加熱式、 真空密閉プリントシート、オートベッドレベリング

プリンティング・システム

2ノズル(メタル材料用とサポートリリース用)

電源

100-240VAC、2400W (ピーク時 20A)、IEC60320 タイプ C20

パーツ属性

最大パーツサイズ、重量

250 x 183 x 150 mm、10kg

サポート

セラミックリリースレイヤーと同素材

解像度

50 ~ 200 μm

ソフトウェア

提供ソフトウェア

クラウドストレージ、ローカルストレージ、オンプレミス

セキュリティ

二要素認証、組織管理アクセス、シングルサインオン

材料

リリース済み材料

17-4 PH(SUS 630)ステンレス鋼、H-13(SKD61)工具鋼

ベータ版材料

工具鋼(A2、D2)、チタン Ti6Al4V、インコネル(IN)625、銅、 アルミニウム(6061、7075)

メディア(スプール)

フィラメントフェッド、結合粉末

Eiger ― Metal Xのソフトウェア

Eigerについて

Markforgedの3Dプリンティングにおいては、プリンターのテクノロジーはもちろん、ソフトウェアも大きな役割を担っています。Markforgedのプリント・ソフトウェア「Eiger」では、ウェブブラウザからの3Dモデルのインポートおよびスライス作業をとても簡単に行うことができます。

Metal Xの使用可能材料

17-4 PH(SUS 630)

ステンレス鋼は、強度、耐食性、硬度に優れ、航空宇宙産業や医療業界、石油産業など幅広く使用されています。Markforgedでは、当社インダストリアルシリーズ3Dプリンターを製造する際に用いられるアセンブリ用治工具に17-4 PHステンレス鋼を使用しています。

海浜環境にも耐えうるグレードとして知られるSUS316Lステンレス鋼は、非常に優れた耐食性と溶接性を有しています。

A-2工具鋼

空気硬化されており、耐衝撃性に優れています。Markforgedでは、当社インダストリアルシリーズ3Dプリンターを製造する際に用いられるパンチ、ダイ、治工具にA-2工具鋼を使用しています。

D-2工具鋼

炭素・クロム含有量が高く、A-2の靭性には及ばないものの、硬度および耐摩耗性に優れています。D-2は切削工具に多く使用されています。

インコネル

その優れた強度と熱耐性から、熱および圧力シールドへの応用に適しています。このニッケルベースの超合金は、機械加工が難しく、一般的にジェットエンジンや医療機器に使用されます。また、インコネルは耐薬品性にも非常に優れています。

64チタン合金

金属の中で最も高い強度対重量比を備えており、引張強さおよび耐疲労性共に高く、軽量部品への応用に適しています。機体部品やタービンブレードなど、航空宇宙産業において幅広く使用されています。

ステンレス鋼にも似た優れた耐食性を有していますが、30倍もより効果的に熱を伝導し、熱交換器のように熱伝導を必要とする部品への応用に最適です。様々な業界で使用されていますが、エンジニアによって他の金属の代用として使用されることが多くあります。3Dプリントすることにより、従来の製造技術を用いるよりも表面積を大きくすることができるため、Metal Xに使用する材料として最も需要があります。

カスタム金属材料 

ADAM方式により、Metal Xシステムではハードウェアを変更することなく、そのまま多くの金属材料を使用することができます。使用したい材料がありましたら、弊社へお問い合わせ下さい。

また、弊社社内の混合およびエクストルージョン・システムを利用して、3Dプリンティング造形用の金属材料開発も行っております。

サービスおよびサポート

3DPCのサポート体制

3D Printing Corporationのサービスは、 認定済みの弊社Metal X技術者より提供させていただいており、共通部品および消耗部品は日本国内に在庫を保有しております。

Metal Xをご購入いただいたお客様には、お客様の社内・工場にて、マシンやソフトウェアの使用方法、最適な設計方法などのオンサイト・トレーニングをご提供しております。トレーニング終了時には、設置及びトレーニングに関する弊社ガイドラインに基づき、貴社オペレーター様に修了認定をさせていただいております。また、ご要望に合わせて、トレーニングの延長や再受講も可能です。

20を超える3Dプリンターメーカーを扱う弊社のサービスは、日本国内で最も多くの機種を扱う最大のサービスであり、日本全国どちらでも対応しております。

さらに、東京工業大学内にある3Dプリンターラボでは、Metal Xのサンプル造形および試験を行っております。

サクセスプラン

  • 消耗部品
  • 偶発的損害
  • 交換部品の優先配送
  • カスタマーサポートの優先対応
  • オンサイトのメンテナンス
  • 修理
  • Markforged上級アプリケーションエンジニアによる、パーツ最適化とポストプロセスのコンサルティング(英語)

設置準備

Markforged Metal Xシステムは、Metal Xプリンター、Wash-1自動洗浄タンク、Sinter-1焼結炉の3つのマシンから構成されています。Metal Xは組み立てられた状態でお客様へ納品されるため、少しのセットアップで使用開始していただけます。Wash-1およびSinter-1は共に、認定された設備メンテナンスの専門スタッフおよび電気技師による設備の準備・改変が必要となります。

Metal Xシステム導入における事前の検討事項:

  • 設置箇所の改変要否
  • 設備の利用しやすさ
  • 生産エリアの計画
  • 電気・環境要件
  • ネットワーク接続
  • 環境衛生および安全性

設備ガイドをこちらよりダウンロードしていただけます。

また、設備に関して弊社専門スタッフとのコンサルテーションをご予約いただけます。

よくあるご質問

Metal Xの金属3Dプリンティングシステムはおいくらですか?

― Metal Xシステムの価格は、お客様の現在の設備状況や、焼結炉Sinter-1またはSinter-2のどちらをお選びになるかで変わります。ご検討するにあたっては、従来世代の金属3Dプリンティングシステムに比べて、3~5倍お安くなるとお考えください。

Metal Xシステムが納品されるまでどれくらいかかりますか?

― Metal Xシステムは現在出荷中です。現場確認から実際の稼働開始まで約8週間かかる予定です。

プリントした部品を後処理することはできますか?また、その方法を教えてください。

― Metal Xでプリントした部品は、様々な後処理を行うことができます。厳しい公差に合わせた機械加工や、グリーンパーツ状態での手作業サンディングによる滑らかな表面仕上げも可能です。弊社の3Dアドバイザーが貴社の目的に合った方法をご提案させていただきます。

Solidworks / Fusion360 / NXで設計することはできますか?

― はい、Metal X用のパーツ設計は、ほぼ全てのCADソフトウェアで行うことが出来ます。

弊社3Dアドバイザーとのご相談およびご質問は下記フォームよりお送りください。