スマートフュージョンでサポートフリーの可能性を追求する

2023年9月20日｜読了時間：5分

金属積層造形におけるサポートフリー造形は、まだ一般的ではありませんが、実現可能であることは証明されています。EOSSmart Fusion 画期的なリアルタイムプロセス制御は、ミニマムサポートまたはサポートフリーの金属3Dプリントというエンジニアのビジョンを実現する上で、大きな役割を果たすでしょう。

EOSの専門家はサポートフリーのプロジェクトにいくつか取り組んでいるが、この見通しは金属積層造形（AM）の一部に懸念を抱かせている。サポートが関連する造形物の側面（部品の向き、設計、熱伝達、再コーティングなど）はすべて、造形物の成否に大きく影響する。歴史的に効果的であったアプローチを放棄するという考えには、理解できる不安もある。しかし Smart Fusionのハイライトである EOS Smart Monitoringの目玉であるスマート・フュージョンは、製造工程をレイヤーごとにリアルタイムで管理することで、従来サポートが対応してきた最も重大なリスクのいくつかを軽減または排除することができます。このテクノロジーを活用することは、オーバーヒートリスクの低減、アセンブリ成功率の向上、少数のサポートまたはサポートなしの使用など、現実的に有益であり、AM設計者にこれまでにない自由をもたらします。

このブログでは、サポートフリーのコンセプトの発端を探り、Smart Fusion エンジニアをサポートフュージョンに近づけるユニークな方法を総合的に考察し、金属AMにおけるこれらの進歩の将来的な意味を考察します。

サポートの限界

最近まで、サポートは金属積層造形において避けられない現実と考えられていた。サポートは、製造される部品と同じパウダーで造形プロセス中に組み立てられ、必要に応じて戦略的に配置される。その後、サポートは後処理で取り除かれます。

多くの表面積が3Dプリンターの造形プレートと接触しないような複雑な構造を持つパーツには、アセンブリの完全性を確保するためのサポートが必要です。45度（または他の同様の鋭角）よりも鋭角なチャンネル、穴、オーバーハングを含む設計についても、歴史的に同じことが言えます。しかし、過剰なレーザー出力レベル、熱応力、リコーターブレードの損傷に起因する破壊が、一般的にサポート使用の最も差し迫った動機となっている。サポートには、総印刷時間の増加、材料使用量の増加、長時間の後処理と洗浄といった顕著な欠点があったが、アディティブの専門家が本格的に代替方法に取り組み始めたのはここ数年のことである。

サポートレス概念の出現

サポートの必要性を減らす（可能であればなくす）ために調整する要素はさまざまです。例えば、パーツの壁やアーチが自立するように仕様をプロットする。プロセスとパラメーターの最適化はさらに重要です：レーザー出力は非常に重要ですが、その他にも、スキャン速度、スキャンパターン、ダウンスキン寸法（部品の下向き表面）の調整、再コーティング技術など、サポートフリーを促進するために調整できるパラメータはたくさんあります。

EXPOSURE OT 洞察＝Smart Fusion燃料

Smart Fusion 、EOSTATE EXPOSURE OT プラットフォームと重要な関係にあります。(そのため、EOS Smart Monitoring サブスクリプション・プランでは、この2つがペアになっています。） 

EOSTATE EXPOSURE OT 、近赤外線光トモグラフィのハードウェアと複雑な解析ソフトウェアを組み合わせたものです。カメラは、建設作業からリアルタイムでOT画像をライブ記録し、ソフトウェアプログラムの高度なアルゴリズムが、ホットスポット、コールドスポット、その他の熱分布の異常を、既存または潜在的な欠陥とともに検出します。このOTデータとソフトウェア内のコントローラ設定により、Smart Fusion 適切なレーザー補正係数(LCF)を適用し、仕様に沿った金属部品の安全な生産を保証します。

サポートがゼロ（または少数）のメタルAMの未来

サポートフリーはまだ始まったばかりの方法であるため、金属積層造形のユーザーなら誰でも飛び込めるプロセスではない。当面の間、「サポートフリー」とは、サポートがゼロというよりも、むしろ非常に少ないことを意味することが多いかもしれない。また、特に複雑な部品形状や大型部品を必要とする場合など、この方法が理想的でない用途も出てくるだろう。

しかし、長い目で見れば、EOSはサポート・フリー・ビルの価値がその欠点を上回り、私たちの献身がその欠点を軽減する技術やプロセスにつながると信じている。潜在的な利点は無視できないほど大きい：長期的なコスト削減（特に部品単価）、生産性の向上、より安定した部品品質に加え、サポートレスビルドは材料消費量の削減に役立ち、責任ある製造と持続可能性の目標に積極的に貢献します。

このケーススタディでは、EOSのエキスパートが、複雑なインペラ部品の設計から内部サポートを不要にし、わずかな外部サポートで済むようにした事例をご紹介します。Smart Fusion、スマート・モニタリング・プラン、EOSメタル・システム、ソフトウェア、材料などの詳細については、こちらからお問い合わせください。