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3Dプリンティング・立体造形

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部品の機能統合とは?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部品の機能統合とは?

粉末焼結積層造形(SLS/SLMなど)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立体物を造形する技術です。この方式における「機能統合」とは、単に形状を造形するだけでなく、複数の機能を一つの部品に集約させることを指します。例えば、冷却チャネルを部品内部に組み込んだり、センサーやアクチュエーターを一体化させたりすることで、部品点数の削減、軽量化、性能向上、組み立て工数の削減などを実現します。

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「みたれぽ」は、“こんなコトやってみた!”をコンセプトに、様々な製品を使用してどんなことができるかをご紹介していくシリーズです。

システムクリエイトが取り扱う幅広い製品ジャンルから、毎回ちょっとしたお役立ち情報をお届けします。

Vol.59では「2CREATE」で異なる金属を組み合わせてモデルを造形してみました。

小型金属プリンタは取回しが良く、材料交換しやすいのが良いところ。
これなら材料を途中で変更するなんてことができるかも!
違う種類同士がくっついた状態の金属を作れるなんて興味ありませんか?

ということでプリントの合間に材料変更を行い
2種の素材からできるモデルを一体造形してみました!

2CREATEの材料選択の柔軟性と
金属粉末をレーザーで焼結しながら造形する
3Dプリンタの特徴を活かした初の試みです。

「金属プリンタの材料交換は時間かかるんじゃないの?」
「3Dプリントで金属を合わせるようなことができるの?」

など材料変更の流れやモデルの仕上がりについて気になる点を実際の画像とともに解説いたします。
※下記ボタンより資料をダウンロード頂けます。

みたれぽ[59]金属を組み合わせて一体造形してみた!

Vericutのアディティブで、ハイブリッド複合加工のシミュレーションができます。

Vericutのアディティブモジュールは、ハイブリッド複合加工における付加加工(積層造形)と従来の除去加工(切削)を正確にシミュレーションできます。

Vericutでアディティブ・マニュファクチャリングを効率的に。

競合製品を含む様々な製品を数値モデルにし解析結果とともに提供する
『リバースエンジニアリングサービス』のご案内です。

リバースエンジニアリングサービスの活用により、市場にそんざいする様々な製品の
CAEモデルおよび解析結果を入手する事が可能となります。
自社開発効率を飛躍的に向上させる事が出来ます!

【特徴】

●製品を実物試験ではなく、CAE上で定量的に比較、検討する事が出来ます

●製品の性能評価・設計思想の理解が可能

●競合により有利な立場で製品開発が可能

●コンパチビリティ検討用車種の充実

●図面に対し製造誤差を評価するための一手法

●アッセンブリ段階において自社製品の性能を評価する場合、他社製品部品を
 実物より構築可能


※その他機能や詳細については、カタログダウンロードもしくはお問い合わせ下さい。

リバースエンジニアリングサービス 【TEC|BENCH(TM)】

当社では、3Dプリンターならではの設計手法『DfAM』で
データの制作・修復・編集をご提供しております。

音響メタマテリアル、メカニカルマテリアルなど、光学自然界の物質には
無い振る舞いをする人工物(構造体)の設計が可能。

また、コンピューターシミュレーションや自然界の進化による最適化手法を
提案し、強度の向上や不良品率低下など様々なメリットをもたらします。

ご要望の際は、お気軽にご相談ください。

【ラインアップ】
■冷却部品の水管設計
■金型の水管設計
■音響メタマテリアル
■メカニカルメタマテリアル
■ジェネレーティブデザイン など

※詳しくはPDFをダウンロードして頂くか、お気軽にお問合せください。

DfAM 制作サービス

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粉末焼結積層造形方式における部品の機能統合

粉末焼結積層造形方式における部品の機能統合とは?

粉末焼結積層造形(SLS/SLMなど)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立体物を造形する技術です。この方式における「機能統合」とは、単に形状を造形するだけでなく、複数の機能を一つの部品に集約させることを指します。例えば、冷却チャネルを部品内部に組み込んだり、センサーやアクチュエーターを一体化させたりすることで、部品点数の削減、軽量化、性能向上、組み立て工数の削減などを実現します。

課題

複雑形状内部の品質管理

機能統合により複雑化した内部構造において、焼結時の熱応力や材料の偏りによる欠陥発生リスクが高まり、均一な品質維持が困難になる。

異種材料の接合・一体化

金属と樹脂、あるいは異なる特性を持つ金属同士など、異種材料を機能統合部品として一体造形する際の材料間の相性や接合強度の確保が課題となる。

後処理工程の複雑化

機能統合された部品は、未焼結粉末の除去や表面処理、熱処理などの後処理が複雑化し、工数増加やコスト増につながる可能性がある。

設計・シミュレーションの高度化

機能統合による性能を最大限に引き出すためには、熱流体解析や構造解析など、高度なシミュレーション技術を用いた設計最適化が不可欠となる。

​対策

造形プロセスパラメータの最適化

材料特性や部品形状に合わせて、レーザー出力、走査速度、層厚などの造形パラメータを精密に調整し、内部欠陥を抑制する。

ハイブリッド造形技術の活用

粉末焼結と他の造形方式(例:金属3Dプリンティングと樹脂射出成形)を組み合わせ、異種材料の接合や機能付与を実現する。

自動化された後処理システムの導入

粉末除去ロボットや自動研磨装置などを活用し、後処理工程の効率化と品質の安定化を図る。

高度な設計支援ツールの活用

トポロジー最適化やジェネレーティブデザインなどの設計支援ツールを用い、機能統合による性能向上を最大化する。

​対策に役立つ製品例

統合型冷却流路部品

従来の切削加工では困難な複雑な冷却流路を部品内部に一体造形することで、熱管理性能を飛躍的に向上させる。

多機能センサー一体型構造体

センサー素子や配線を部品内部に組み込むことで、外部からの保護と機能性を両立させた軽量な構造体を実現する。

自己潤滑機能付き摺動部品

材料自体に潤滑性を持たせる、あるいは潤滑剤を保持する微細構造を造形することで、メンテナンスフリーな摺動部品を提供する。

軽量化と強度を両立した構造部材

内部にハニカム構造や格子構造を形成し、材料使用量を削減しつつ、必要な強度と剛性を確保した航空宇宙・自動車分野向けの部材。

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