このホワイトペーパーでは、射出成形の長所と短所について、またSLS方式3D造形の紹介と、その補足 的技術としての用途について説明しています。
SLS方式3D造形と射出成形両方を用いて最終製品用パ ーツを製造している2つのメーカーのケーススタディを見ながら、効率の最適化のために1つの技術から 新たな技術に切り替えた例をご紹介します。
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はじめに
実際、モバイルケースからカーステレオのツマミまで、日常生活に使われているプラスチック製品のほとんどすべては、大型射出成形を用いた工程で同じように製造されています。元々19世紀に発明され、1950年代半ばに近代化された射出成形は、樹脂ペレットを溶かした後、中空の金型に押し込んで冷却し硬化させて、最終的な形状を製造する方法です。
金型が開いて最終製品が取り出され、型は何百回または何千回と使用することができます。反復性、パーツごとのコストの低さ、均一性、またペレットに選んだポリマーの種類によって多様な機械的特性が可能になる射出成形は、現在最も使用されているプラスチック製造法です。
金型と射出の圧力が一定に保たれるので、均一性に優れ、一貫した寸法の精度が容易に実現します。製造過程の自動化により労働力が削減され、各サイクル完了までの所要時間も短いため、製造業者は最適化された効率で稼働を続けることができます。唯一の大きな投資は金型やマスター原型そのものにかかるコストです。
型の製作は通常、金属サブトラクティブ製造過程を通して行い、その価格は数千ドルもしくは数万ドルを超えるほどになります。
よって、この過程は多量な数の生産を行うときにのみ、何百、何千のパーツにコストが分散されるためコスト効率が高くなります。
通常、設計から最終の金型製品になるまでに約4週間から8週間かかります。
金型が一旦完成したら修正が不可能なまま、製造会社は同じパーツを何百、何千と製造することになり、顧客や製造面からのフィードバックに基づいて設計を最適化することもできません。
近年、いくつかの製造業者はラピッドツーリングを導入してプロトタイピングと最終製品用パーツの間の過程を補い、射出成形をパーツの小ロット生産用としても使用することを検討しました。
3Dプリントやアルミニウムを用いた型等、ラピッドツーリングの新たな方法が、従来の型造りとの穴埋めオプションとして、また小ロット生産用として導入されています。
3D造形は射出成形への補足または代わりとして、次第に使用されるようになりました。
実際、2022 3D Printing Applications Reportでアンケートに回答した製造業者の44%が、最終製品にSLS方式3D造形を使用していると答えています。
長い間、3D造形は最終製品用プラスチック製造のソリューションではなく、プロトタイピングやデザイン領域内での存在として留まっていました。しかし3D造形の材料と技術が進化し、今では3Dプリント品によって実現可能な光学的および機械的特性が、多くの場面で射出成形の基準に匹敵するまでになりました。
粉末焼結積層造形法（SLS）3Dプリント方式はますます改良され、製造業者は自社の専門領域にその技術を取り入れて、射出成形への補足的メソッドとして活用しています。
用途
3D造形は、製造業者のプロトタイピングへのソリューションとなる手段としてしっかりと定着してきたものの、その普及に関してはまだ成長段階にあります。
あらゆる産業のイノベーターたちは、様々な場面において、SLS方式3D造形のパワー、実用性、スピードを活用する方法を模索しています。ここで各製造業者がいかにして従来の製造工程への補足としてこの技術を活用しているかを見ていきます。
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