フィラメントの定義

2023 年 2 月 3 日

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図 1 MEX および MIM 加工の 3 段階 (論文より: 「金属フィラメントの積層造形: 金属射出成形を置き換えることができるとき」、A Quarto および C Giardini 著、Progress in Additive Manufacturing、2022 年 9 月 21 日発行、10pp. ）

近年、金属積層造形技術は数多くの進歩を遂げており、サブトラクティブ マニュファクチャリング プロセスだけでなく、粉末冶金や金属射出成形などのネットまたはニアネット シェイプ プロセスの両方に代わる魅力的な選択肢となっています。 これは、より複雑なレベルの金属コンポーネントの場合に特に当てはまり、軽量化の可能性から恩恵を受け、必要な部品の体積が比較的少なくなります。 MIM では、さまざまな金属や合金を使用して、非常に複雑な形状を必要な生産量で製造して、望ましい部品の性能とコストを達成できることはよく知られています。 ただし、MIM は、エネルギーと生産設備や工具への投資の観点から比較的高価であると考えられています。 MIM と競合するのは数多くの金属 AM プロセスですが、レーザー ビーム粉末床融合 (PBF-LB) などのこれらのプロセスの多くも高エネルギーを使用し、生産時間が長くなることが多く、低価値部品には適していないと考えられています。または大量の部品の場合。

メーカーの注目を集めている金属 AM プロセスの 1 つは、材料押出 (MEX) です。これは、ISO/ASTM 用語で、レビュー論文では Metal-ME と呼ばれるプロセスを指します。これは、その柔軟性と、より低い投資コストで複雑な形状を製造できる可能性があるためです。 MIMと一緒に。 MEX は最近、AISI 316L や 17-4 PH などの金属フィラメントの押出に適応されており、フィラメントの原料は 80 wt.% のステンレス鋼と 20 wt.% のポリマー含有量で構成されており、これにより印刷が容易になります。 MEX は、生産チェーンの共通段階、つまり脱脂と焼結も MIM と共有しています。 この 2 つのプロセスには、複雑な形状、高密度部品 (MEX では 98.7%、MIM では 99.2%) を製造する能力があり、複数の異なる金属や合金材料を使用する可能性があると言われています。

2 つのプロセスのどちらが商業的に最も優れた可能性があるかについてさらに詳しい情報を得るために、イタリアのダルミネにあるベルガモ大学は、MEX と MIM によって製造された選択された部品のコスト モデルを開発することを目的とした研究を実施しました。 このモデルには、MEX および MIM プロセスの生産コスト傾向の評価が含まれており、これらのプロセスが生産量と単一生産サイクル内で得られる部品の数に応じて異なる動作によってどのように特徴づけられるかを調査しました。 この研究の結果は、『Progress in Additive Manufacturing』誌に掲載された論文「金属フィラメントの積層造形: 金属射出成形を置き換えることができるとき」に掲載されました。研究の著者、Mariangella Quarto と Claudio Giardini は、次のように述べています。 MEX は、特定の部品を生産するためにうまく使用される可能性がありますが、考慮する必要があるのは、生産チェーン全体に関連する時間、資金、リソース (エネルギーを含む) の支出などの経済的側面です。 その結果、部品単価、生産性率、ダミータイム（DT）を検討するためのモデルを構築することができました。 ダミータイムとは、一つの部品を作るのに理論上何時間かかるかを表すと言われています。

2 つの製造プロセスのプロセス チェーンを図 1 に示し、これには 3 つの段階が含まれます。 最初の段階では主に、製品や金型の設計 (MIM の場合)、およびツール/ノズル パスの定義 (MEX の場合) に費やされる時間に関連するコストがかかります。 これらのコストは隠れコストとみなされます (MIM で使用される金型を除き、消耗品コストに含まれます)。 第 2 段階では、グリーン パーツ段階までの実際の部品の生産が含まれます。第 3 段階は、同じ種類の材料が使用され、同じ外部会社が脱脂と焼結を実行しているため、コスト モデルでは省略されます。料金。