積層造形技術により、企業は手頃な価格でオンデマンドの製品を手に入れることができます。これらの技術は、ラピッドプロトタイピングに特に有効で、複雑な部品を減法に比べて最大100倍の速さで作成することができます。
アディティブ・マニュファクチャリングは、3Dプリントされたものを指すというのが一般的な誤解です。実際には、多くの製造技術が、製品を何層にも重ねて作ることができます。このリストでは、積層造形のさまざまなアプローチについて説明します。
1.パウダーベッドフュージョン
パウダーベッドフュージョンは、レーザーや電子ビームを用いて粉末材料を溶かし、層状に融合させる方法です。いくつかの例を挙げてみましょう。
オブジェクトが完成した後、後処理で余分な粉末を取り除くことができます。
パウダーベッドフュージョン（粉末床溶融結合法）は、汎用性の高い素材を使うことができ、比較的安価である。粉末がしっかりとした支持体となり、耐久性のある物体を作ることができます。しかし、他の技術に比べて速度が遅く、消費電力も大きく、構造物の大きさにも制限があります。
2.マテリアル・ジェッティング（材料噴射法）
マテリアルジェッティングは、従来のインクジェットプリンターと同様に、プリンターヘッドのみを3方向に移動させて3Dオブジェクトを造形します。
S材料を滴下するため、精度が高く、無駄がほとんどありません。また、1回の製作で複数の色やパーツを作ることができます。マテリアルジェッティングに使用される最も一般的な素材は、フォトポリマー樹脂とワックスの2種類です。材料は、冷却するか、硬化させるためのプロセスを使用して、ある程度の時間を必要とします。
しかし、マテリアル・ジェッティングには、素材の選択肢が少ないことや、耐久性を高めるためにサポート構造を使用する必要があるなどの欠点があります。
3. バインダージェット （結合材噴射法）
バインダージェットとは、粉末状の材料と液体状の接着剤を交互に重ね合わせて造形する方法です。プリンターには、粉体を塗布するためのローラーと、接着剤を塗布するためのプリントヘッドがあります。
セラミック、プラスチック、ステンレスなど、さまざまな素材を使用でき、さまざまな色の造形物を作ることができます。
比較的短時間で完成しますが、滑らかに仕上げるためには後処理が必要です。
なお、構造を維持するためのパーツには、バインダー素材が適さない場合があります。また、後処理をすることで制作スピードが遅くなることもあります。
4.シートラミネーション（シート積層）
このアプローチには、超音波積層造形（UAM）と積層物体製造（LOM）が含まれます。 金属のリボンを使用してオブジェクトを作成し、超音波溶接で結合することができます。
この積層造形プロセスは、金属製のオブジェクトにCNCフライス加工や切削加工を追加する必要があるため、ハイブリッド製造アプローチでは一般的です。また、シート状の紙と接着剤を使用することもできますが、これは一般的に製品の視覚的表現を行うためのものです。
シートラミネーションは、低コストで効率的であり、材料の取り扱いも簡単です。また、金属を使用する他の方法に比べて、必要なエネルギーもはるかに少なくて済みます。ただし、使用する接着剤によって仕上がりの耐久性が異なるほか、選択できる素材にも制限があります。
5.VAT フォトポリメライゼーション（液槽光重合法）
VAT光重合プロセスでは、液状のフォトポリマー樹脂の槽を使用して3Dオブジェクトを構築します。製品は正確なUV光ビームで硬化されます。
VAT光重合法は、滑らかな仕上がりの高精度な製品を素早く作ることができます。また、他の方法に比べて大きな造形物を作ることができます。
ただし、プロセスはより高価であり、製品はより耐久性のあるビルドのためのサポート構造を必要とします。 結合のない液体材料を使用しているため、構築段階での固有の構造的サポートはありません。
6.指向性エネルギー堆積法 (DED)
DEDは主に金属オブジェクトの作成に使用され、主にはるかに複雑なハードウェアを使用します。 ただし、セラミックまたはプラスチック材料を使用できます。 このマシンは、俊敏な印刷ヘッドを使用して、溶融金属を層状に堆積します。
DEDを使用すると、損傷した部品を修理したり、ハイブリッド製造用の既存の材料にコンポーネントを追加したりできます。 これにより、各層の粒子強度をより高度に制御できます。
初期の製品テストでは、構造的な完全性の一部を犠牲にすることで、より早くオブジェクトを作成することができます。仕上げは様々ですが、ほとんどが後処理を必要とします。
7.材料押出堆積法
材料の押し出しは、民生用3Dプリンタの典型的なセットアップです。ノズルから一定の材料を流して製品を作ります。ノズルは左右に動くことができ、台を使って物体を上下に持ち上げます。
装置によっては、接着剤を使って層間の結合を形成したり、温度制御を行うものもあります。
材料の押し出しは、安価で広く使われています。耐久性を高めるために、より強いプラスチックを選択することができます。ただし、プリンターによって精度に大きな差があります。また、高品質の仕上がりを実現するためには、ノズルの圧力を一定にする必要があります。
どのような製造方法であっても、プロセスを導くためのソフトウェアが必要です。CAMソフトウェアでは、シミュレーションモデリングによって製品のアイデアを洗練させることができます。これにより、生産モデルに投資する前に、製品をテストして完成させることができます。
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