これまでの製造業では、金型や切削、穴あけなどの減法プロセスを用いて製品を作っていました。しかし、最新のアディティブ・マニュファクチュアリング（積層造形製造）プロセスは、これらのプロセスに取って代わるものです。予測によると、積層造形産業は2022年までに230億ドルという驚異的な規模に成長すると予想されています。
積層造形とは、コンピュータ制御により、セラミックや金属の粉末などの材料を最終製品が完成するまで造形プラットフォーム上に何層も積み重ねることで、3Dオブジェクトを構築するプロセスです。層は、熱、硬化剤、またはレーザーを使って硬化させます。
この方法はアディティブ（付加）方式なので、サブトラクティブ（減算）方式に比べて廃棄物が少なく、コストを抑えることができます。
積層造形の主な7つのタイプには、それぞれ長所と短所があります。その違いを知り、ビジネスに適した方法を選択することが必要です。
ここでは、あなたのビジネスの製造能力を高めるための、主な積層造形の種類を紹介します。
材料噴射またはインクジェット粉末印刷としても知られるバインダー噴射は、最も一般的な積層造形タイプの1つです。
この方法は、三次元の物体を印刷するという点では、一般的なオフィス用プリンターと同じです。インクをページに噴射するのではなく、接着剤を粉末状の材料に噴射します。プリントヘッドは水平・垂直方向に移動し、1回通過するごとに造形物の層を重ねていきます。
バインダージェットでは、以下のようなさまざまな素材を使って造形物を作ることができます。
バインダージェットは、比較的低コストで導入でき、材料も安価であることから、最も手頃な積層造形プロセスの一つです。また、他の多くの積層造形法よりも早く、しかもフルカラーで造形することができます。
一方で、バインダージェッティングの製品は壊れやすく、洗浄や硬化などの後処理が必要となるため、手間と時間がかかるという問題があります。
DED（Directed Energy Deposition：指向性エネルギー堆積法）は、溶接の原理を利用して3次元の物体を作る方法です。材料（通常は金属線または粉末）は、レーザーや電子ビームなどの集束エネルギー源によって溶融されます。次に、液体材料がビルドプラットフォームに正確に注がれ、そこで急速に硬化して層を形成します。このプロセスは、オブジェクトの印刷が完了するまで繰り返されます。
DEDの大きなメリットは、単にアイテムを作るだけではなく、既存のパーツやプリフォームを修理したり、素材を追加したりできることです。また、1回の印刷で複数の素材を使用することも可能です。
材料押出は、ホットグルーガンと同じような仕組みです。材料は、コイルからプリンターに供給されます。ノズルの先端で材料を加熱し、溶かします。その後、液状の材料をビルドプラットフォームに重ねて置き、そこで冷やして固めることで物体を形成します。
材料押出は、設備や材料が安価なため、多くの企業や趣味のユーザーが楽しんでいます。
この方法は最も安価な積層造形法ですが、材料の押し出しに限界があることも事実です。金属のような高密度の素材を溶かすだけの力が発熱体にはないため、使用できる素材はプラスチックポリマーに限られ、工具や固定具などの用途には十分な耐久性がない場合があります。
電子ビーム溶解（EBM）として知られている粉末床融合（PBF）は、プラスチック、金属、砂、または砂を混ぜたセラミック粉末などの粉末材料の大きなベッドから始まります。
レーザーや電子ビームを使って、粉体を選択的に溶解させます。溶解した後は、作業領域が下に移動し、同じプロセスで新しい層を作っていきます。
PBFを使用すると、オブジェクトの複雑さのレベルが高くなり、他の種類の積層造形によって作成されたオブジェクトよりも強力になります。また、粉体を敷き詰めるため、作業環境を清潔に保つことが困難です。また、粉体を扱う環境が整っていない狭い場所での作業には適していません。
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シートラミネーションは、超音波アディティブマニュファクチャリング（UAM）またはラミネート・オブジェクト・マニュファクチャリング（LOM）とも呼ばれ、薄いシートの材料を積み重ね、超音波溶接、ボンディング、またはろう付けによってそれらを結合するアディティブマニュファクチャリングプロセスです。レイヤーが積み重なると、オブジェクトが形になります。
すべての層を積み重ねて積層した後、CNCマシンやレーザーカッターで余分な材料を取り除き、最終的な形を作ります。
シートラミネーションは複数の層で構成されているため、メーカーは様々な素材を重ね合わせ、フルカラーで印刷することができ、他の付加価値製造プロセスよりもはるかに低コストで製造することができます。
シートラミネートは比較的安価な反面、後処理が必要なため手間がかかります。また、紙、プラスチック、金属など、シート状の素材に限られています。また、積層した後にトリミングする必要があるため、廃棄物が発生します。
槽内重合法は、粉末床融合法と似ていますが、粉末の代わりにフォトポリマー樹脂を槽内に入れ、紫外線レーザーで層状に硬化させる方法です。1つの層が完成したら、さらに樹脂を加えて次の層を作っていきます。これを繰り返して完成させていきます。
樹脂は非常に高価なものですが、液槽光重合は短時間で高精度かつ良好な仕上がりが得られます。
その利点にもかかわらず、液槽光重合メーカーは光樹脂材料の使用に制限されており、かなりのレベルの後処理が必要になります。印刷したものを樹脂から取り出し、きれいにしてから使用する必要があります。
マテリアル・ジェッティングは、バインダー・ジェッティングと同様に、材料を積層して造形物を作る技術です。しかし、粉体の上に接着剤を重ねるのではなく、ワックス状の材料を溶かし、ビルドプラットフォームに正確に液滴を付着させます。層が積み重なるにつれて、物体が形作られていきます。
マテリアル・ジェッティングは、比較的安価で、高品質な表面仕上げと優れた精度が得られるため、多くのメーカーが利用しています。しかし、マテリアル・ジェッティングでは、使用できる材料がワックス状のものに限られるため、壊れやすいという問題があります。また、一度に1つの液滴を生成するため、造形に時間がかかります。
積層造形法を選択する前に、プロジェクトに何を必要としているかを考えることが重要です。予算を抑えたいのか、より強度の高い材料を使用したいのか。どのようなニーズであっても、生産に役立つ積層造形法があります。
どのタイプの積層造形を選択するにしても、まず優れた3Dデジタルモデルを作成することが不可欠です。スペイシャルの専門家は3Dモデリングにおいて35年以上の経験があり、数え切れないほどの企業の設計、テスト、製品の市場投入を支援してまいりました。
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