携帯電話のケースが、安全に保管するための単なるカバーではなく、あなたのスタイルを表現する空白のキャンバスになる世界を想像してみてください。ヘッドフォンがあなたの耳に完璧にフィットし、音質が良くなるようにカスタムメイドされる未来を想像してみてください。エレクトロニクス製造のための 3D プリンティングの世界では、市場の製品に「すべてに適合する」製品は存在しません。これが、各顧客の特定のニーズに合わせて製品を製造する理由です。
ケースの一部は 3D プリントされており、これにより洗練された外観と堅牢な構造が実現されており、Forerunner 945 はスマートウォッチとして最大 24 日間、GPS ウォッチとして音楽を聴きながら最大 32 時間使用できるとのことです。これはそれがいかにうまく設計されているかを示しています。
3D プリント技術の追加により、手首からの心拍数の監視、高度なトレーニング指標、パフォーマンス状態の分析などの高度な機能の追加も容易になりました。これらはすべて、アスリートやフィットネス ファンにとって非常に重要です。これは、3D プリントが必ずしも重要ではないことを示しています。個人用テクノロジーの見た目を改善するだけでなく、それがどのように機能するか、何ができるかについても改善します。
3. 3D プリント消費財の 1 つ: 3D プリント ジャケット
3D プリントは、特に衣服やアクセサリーの製造においてファッション ビジネスに浸透しており、消費者はオーダーメイドの服を楽しむことができ、デザイナーには自分のアイデアを表現するためのより多くの方法が与えられます。
アーティストのダニット・ペレグが作った 3D プリントの服は、彼女のニューヨーク ファッション ウィークのショーで大きな注目を集めました。たとえば、ペレグが 3D プリントで作ることができた複雑なジャケットなどは、3D プリントで作られた服だけを展示しました。通常の編み物や縫製では作るのが難しい複雑なパターンや構造。
3D プリンティング技術は、ユニークで難しい部品を簡単に製造できるため、モバイル デバイス メーカーの部品製造方法を変えました。Nano Dimension は、電話などのガジェット用の回路基板を製造できる 3D プリンタである DragonFly 2020 Pro を製造したイスラエルの企業です。 、多くのレイヤーを備えたこのプリンターは、スマートフォンの製造プロセスで使用される部品の作成および印刷に幅広く使用できます。
このテクノロジーを使用すると、導電性銀インクを使用して 3D モデルから複雑な電気部品を直接作成できます。DragonFly 2020 Pro システムの優れた点の 1 つは、社内で回路基板を作成できるため、外注したり待機したりする必要がないことです。長いリードタイムに対応します。
Nano Dimension は、この 3D プリンタにより、回路基板のプロトタイプを 3 時間以内に作成できると述べています。これにより、モバイル デバイスのテスト プロセスが大幅に短縮され、設計を変更できるようになるため、モバイル デバイスを製造する企業のすべてが変わります。より迅速に、市場の要求にうまく適応します。
3D プリンティング技術が向上し続けることで、モバイル デバイスの製造が容易になり、カスタムの高性能スマートフォンの新時代が到来する可能性があります。
5. ラピッドプロトタイピング: 3D プリントされた電話ケース
3D プリントは電話ケースやハウジングの製造方法を変え、人々が新しい方法でカスタマイズして作成できるようにしています。たとえば、3D プリント会社 Formlabs と電話ケース メーカー Casetify の提携はその好例です。
彼らは協力して、ユニークなスタイルを備えているだけでなく、Formlabs の光造形 (SLA) 3G プリンターが使用されているため、より安全性の高い 3D プリント携帯ケースを開発しました。これらのケースを製造するには、高解像度のレーザーを使用して液体プラスチックを複雑な形状に硬化させるため、通常の方法では作成できない独自のパターンと素材で電話ケースが作成されます。
Casetify によれば、これらの 3D プリント ケースは、携帯電話を通じて自分の個性を表現したい人々にアピールする方法でカスタマイズできるため、このように 3D プリント技術を使用することで製造時間と無駄が削減され、需要の高まりに対応できるとのことです。環境に優しいものづくりの方法。
PuzzlePhone を使用すると、ユーザーはスクリーン、バッテリー、カメラなどのさまざまな柔軟な部品を購入し、それらを組み合わせて自分に最適なスマートフォンを作成できます。PuzzlePhone がモジュール設計になるには、複雑な部品を作成するために 3D プリント技術が必要です。完璧にフィットします。
専門家は 3D プリンターを使用して、見た目も音質も優れた複雑な形状のスピーカーを作成しました。 これは、3D プリント技術がオーディオ機器の製造方法をどのように変えることができるかを示す好例です。これにより、より良いサウンドを実現し、製造コストを削減できる複雑な形状のスピーカーを製造できるようになります。
3D 印刷技術で作られたカスタマイズされたゲームパッドにより、プレーヤーはゲーム体験をさらに楽しくすることができます。Glorious PC Gaming Race 社は、ユーザーがサム グリップやパドルなどの独自のパーツを 3D 印刷できるように、柔軟な方法で「GLIDE」ゲームパッドを作成しました。 3D プリントのカスタマイズ機能のおかげで、プレイヤーは矢印キーや ABXY キーなどの特定の機能を備えた独自のゲームパッドを作成できます。
GLIDE ゲームパッドのオープンソース設計は、コミュニティ主導の開発をサポートしており、ユーザーは 3D プリントで作成した作品をオンラインで共有できるため、さらに多くのアクセサリが可能になります。この創造的な方法は、3D プリントが両方の機能を備えたゲームパッドを作成することでゲーム業界をどのように変えることができるかを示しています。パーソナライズされていて便利なので、ゲームプレイ体験全体が向上します。
10. コントローラーとゲームピースの 3D プリント
3D プリントによるカスタム コントローラーやゲーム ピースの作成がゲーム ビジネスに変化をもたらしているのは、Microsoft と 3D プリント会社 Shapeways の提携です。これにより、Xbox Elite シリーズ 2 コントローラーのユーザーは独自のパーツを作成して印刷できるようになります。
2. Is 3d cell phone case hand plate printing real? Experience the different charm of 3d printed cell phone case. (n.d.). https://www.shacme3d.com/news-1094.html
3. 3D printing headset solution material, process upgraded again, Hegger Technology to guard the good sound of headphones – Ebony TWS Resource. (n.d.). https://www.aibangtws.com/a/480
4. Applications of 3D Printing Technology What are the areas of application of 3D printing technology? . (n.d.-b). http://tiantianworld.com/newsinfo/2050181.html
3D プリンティングは、最初に発明されて以来、物の製造方法を変えてきました。これが、複雑で軽量なものを簡単に製造できる世界を想像してみてください。 3D プリンティングは航空機にもたらし、コストとデザインの限界を打ち破ります。この記事では、現在航空機業界を席巻している最新かつ最もエキサイティングな 3D プリンティングの用途について詳しく説明します。新しいエキサイティングな方法で航空業界を変えます。
1. SpaceX スターシップ打ち上げでの 3D プリント
SpaceX の Starship は、月や火星などへのミッション向けに設計された次世代宇宙船で、航空宇宙イノベーションの最先端にあり、その開発には 3D プリンティング技術が重要な役割を果たしています。Starship の Raptor エンジンは金属 3D プリンティングを使用して、直接金属レーザー焼結 (DMLS) として知られるこの積層造形プロセスにより、SpaceX は従来の製造方法では不可能だった複雑な形状を製造できます。
SpaceX は、高温高圧に耐えられるオーステナイト系ニッケルクロム系超合金のグループであるインコネルなどの材料を使用しており、インコネルを使用した 3D プリントを使用して、エンジン部品内の冷却チャネルを可能な限り適切に機能させることが、熱を制御する上で重要です。 3D プリンティングが本当に優れているもう 1 つの分野は、サブトラクティブ マニュファクチャリングと比較して、SpaceX が必要な量の材料のみを使用することで廃棄物を削減することです。環境に優しいものであり、航空宇宙産業全体が環境に優しいものであることを望んでいます。
3D プリンティングは、SpaceX の Starship の設計、開発、構築に大きな役割を果たしました。その効率の向上、待ち時間の短縮、エンジン性能の向上により、SpaceX は 3D プリンティング機能の向上と拡張を続けることで、高い目標を達成できる可能性があります。仕組みだけでなく、航空機製品全体の製造方法も変えます。
2. 天宮2号衛星での3Dプリント
中国の宇宙計画は、天宮 2 号衛星の打ち上げにより大きな節目を迎えました。この衛星は、その機能とミッション能力を向上させる独自の方法で 3D プリンティング技術を利用しています。燃料タンクを作るには、推進剤をタンクに入れておくことが非常に重要です。これらの燃料は、衛星が宇宙を移動し、その場に留まるために必要なものです。これらのタンクの製造には、選択的レーザー溶解 (SLM) と呼ばれる粉末床溶融の一種が使用されました。
SLM プロセスにより、ハニカムや格子の設計などの複雑な内部構造を備えた燃料タンクを作成することが可能になり、構造の強度に影響を与えることなく重量を軽減することができ、天宮 2 号の 3D プリントされた燃料タンクは、従来のタンクに比べて 30% 軽量化されました。これは天宮 2 号のような衛星にとって非常に重要です。この重量の減少により、より多くの物品を搭載できるようになるだけでなく、衛星の使用燃料も減り、耐用年数が延びます。
また、3D プリントの使用により、製造プロセスが短縮され、何かを作るのにかかる時間が数か月から数週間に短縮されました。プロトタイプを迅速に作成できることは、ミッションのニーズの変化や衛星の設計レベルの変更に迅速に適応するのに非常に役立ちます。天宮 2 号で製造される 3D によって実現される高品質の部品は、他の製造方法に匹敵するものではありません。高解像度の 3D プリンティング方法では、±0.1 mm という低い精度で部品を作成できます。これは、衛星の位置制御システムに利益をもたらします。燃料タンクやエンジン部品の精度。
天宮2号ミッションで非常にうまく機能したことから、積層造形が宇宙探査に大きな応用の可能性を秘めていることは明らかであり、ミッションのスキルを向上させ、衛星設計の限界を押し広げ、道を切り開くために3Dプリントがどのように使用できるかを示しています。中国が 3D プリンティング技術の研究開発に資金を注ぎ続けているため、この技術は将来の宇宙計画にとってさらに重要になる可能性があります。
3. 複合材料3Dプリント
3D プリンティングにおける材料の混合は、物を作るための新しい方法です。複合材料 3D プリンティングは、このテクノロジーを使用して、カーボンファイバーやガラスなどのさまざまな材料を使用して、複雑で軽量な最終用途の部品を製造できるため、航空宇宙産業に変化をもたらしています。たとえば、ノッティンガム大学は、3D プリント複合部品が金属部品よりも軽量でありながら、最大 60% 軽量化できることを示した研究を行っています。強いほど。
3D プリント複合材料の最も優れた点の 1 つは、製造者が特定の用途に最適な機械的品質を得るために、プリント部品内の繊維の配置方法を変更できることです。このレベルのカスタマイズは特に航空宇宙にとって役立ちます。ある部分では強くて硬い必要がある一方で、他の部分では柔軟性を維持する必要がある部品。
複合材料を使用した 3D プリンティングを活用すると、製造時間と価格も削減できます。これまで、複合部品の製造には手作業での積層やオートクレーブ乾燥などの多くの作業が必要で、長い時間と多額の費用がかかりました。一方、3D プリントはより効率的な方法で、複雑なパーツを 1 回の構築プロセスで直接作成できます。
4. 高疲労耐性3Dプリントチタン合金
耐疲労性に優れた 3D プリントされたチタン合金は、耐久性と強度が非常に高いため、航空宇宙産業に変化をもたらしています。ウースター工科大学の専門家は、通常製造されている合金よりも疲労寿命が 120% 長いチタン合金を製造しました。部品は何度も積み降ろされ、疲労亀裂に対する耐性が非常に高い必要があるため、この改善は航空機用途にとって非常に重要です。
3D プリンティング手法である電子ビーム溶解 (EBM) により、応力をより広範囲に分散させる内部格子構造を作成することが可能になり、この技術によりニアネット形状の部品を作成することも可能になります。 SmarTech Publishing による市場調査によると、2028 年までに航空機業界はチタン 3D プリンティングに 56 億ドルを費やすことになります。
3D プリントチタン金属のおかげで、重要な部品の納期も大幅に短縮され、たとえば、通常は製造に数か月かかる複雑な金属部品をわずか数日で製造できるようになりました。航空機業界の保守、修理、オーバーホール (MRO) 作業には最適なスケジュールです。航空機の部品は多くの場合、迅速に交換する必要があります。
5. 航空宇宙製造: 液体ロケット エンジンの 3D プリンティング
3D プリンティングは液体ロケット エンジンの製造に使用されており、これは宇宙動力システムの大きな進歩であり、複雑で高性能な部品に特に適しています。そのため、ロケット製造において大きな役割を果たしています。より信頼性が高く効率的です。
この優れた例は、燃料と酸素を非常に正確に混合するロケット エンジンのインジェクターを作成するための 3D プリンティングの使用です。テキサス大学の研究者らは、3D プリンティングによってポンプ部品の数を数百からわずかに削減できることを示しました。これにより、製造プロセスが容易になり、2 つの部品が接合する部分での故障の可能性が低くなり、エンジンの全体的な効率が向上します。また、エンジンにとって非常に重要な冷却ダクトの複雑性を改善するためにも 3D プリントを使用できます。エンジンの温度を安定に保つことで、熱管理が向上し、エンジンの寿命が長くなります。
Zero One Space は、3D プリンティングによって OS-X6B ロケットの製造に必要な時間と費用が削減されたと述べ、積層造形で作られた部品を使用した OS-X6B の試験飛行の成功は、それが宇宙で使用しても安全であることを示していると述べました。 3D プリンティングがジェット機の高速化、柔軟性、低コスト化によってどのように変化するかを示しています。これは、3D プリンティングが計画やテストにさらに使用されることを意味します。 、次世代の宇宙船を建造します。
同社は、最近のプロジェクトで 3D プリント部品を使用することにより、ロケットのガスエンジン機械の重量が 20% 削減されたと述べ、3D プリントが提供する設計の自由度により、内部形状の最適化が可能になったと述べています。高温と高圧に対処するために必要なエンジンの内部冷却チャネルも、熱効率を高め、エンジンの寿命を延ばすために 3D プリントを利用して再構築されました。
3D プリンティングの運用により、この種の部品の製造にかかる時間も従来の方法では数か月かかる場合がありましたが、3D プリンティングではその時間をわずか数週間に短縮できます。これは、航空宇宙産業の迅速な開発プロセスにとって非常に重要です。さらに、材料廃棄物の削減と製造プロセスの合理化に伴うコスト削減は大幅であり、特定のコンポーネントの製造コストが最大 50% 削減されるとの試算もあります。
3D スキャンでは、物体の物理的形状をキャプチャしてデジタル モデルを作成し、このデジタル モデルを 3D プリントのカスタム押出ノズルや既存部品のリバース エンジニアリングに利用できます。
4. 航空宇宙用途における 3D プリントの利点は何ですか?
航空宇宙用途における 3D プリントの利点には、複雑な形状の作成、軽量化、より速い生産サイクルの実現が含まれます。また、部品のカスタマイズ性とオンデマンド生産も可能になります。
5. 選択的レーザー焼結とは何ですか?また、この 3D プリンティング プロセスの利点は何ですか?
選択的レーザー焼結は、レーザーを使用して金属やプラスチックなどの粉末材料を層ごとに焼結して部品を作成する 3D プリンティング技術です。
参考文献
1. Cerelia. (2021, January 29). When Aerospace Meets Stratasys 3D Printing | Stratasys website. https://www.stratasys-china.com/stratasys-3d-da-yin
2. DScienceValley.(n.d.). From materials and processes to liquid rocket motors, TCT Asia Summit unlocks 3D printing to usher in a new era of aerospace! – 3D ScienceValley. http://www.3dsciencevalley.com/?p=36407
3. D Printing Technology Reference, & D Printing Technology Reference. (2021, November 14). 3D Printing in Aerospace: The Latest Application Examples. 3D Printing Technology Reference – Additive Manufacturing, Focus on Specialty. http://amreference.com/?p=16563
3D プリンティングはアディティブ マニュファクチャリングとも呼ばれ、複雑なデザインやパーソナライズされた製品を高精度で作成することで製造に変化をもたらし、従来のサブトラクティブ方式からの大幅な変化を示し、設計の柔軟性と材料効率を実現します。
ここ数年、ロボット工学と 3D プリンティングは連携して成長しており、現在ではこの 2 つの関係を組み合わせることが容易になり、生産性を高めるためのより良い方法が発見され、時間とコストが節約されています。印刷ロボットは新技術の最先端にあり、タスクを自動化し、それぞれの顧客のニーズに合った製品を製造する新しい方法を切り開きます。
2. 3D プリンティング ロボット工学を理解する
3 次元プリンティング ロボティクスは、積層造形の背後にあるアイデアとロボットの動作方法を組み合わせた新しい分野で、ロボットの設計には 3D プリンティングを使用して一度に 1 層ずつ印刷されます。多くの詳細を印刷し、同じジョブ内の可動部分を印刷することもできます。
3D プリンティングとロボティクスを組み合わせて、企業が特定の産業ニーズに合わせてカスタマイズできるシステムを作成できます。メーカーは、3D プリンティングとロボティクスを使用して、さまざまなタスクに対してより柔軟で適応性があり、効率的なシステムを作成できます。
3D プリンティングにより製造プロセスが高速化され、新しい材料の組み合わせを使用して、これまで不可能だった構造を構築できるようになり、自動車産業や航空宇宙産業の企業はコストを節約し、製品をより良くし、新しいアイデアをより早く思いつくことができます。 3D プリントで作られた Kuka のロボット アームは、ロボットと最新の製造方法がどのように連携しているかを示しており、これにより、より高速で柔軟で革新的な生産が実現する可能性があります。
3D プリンティングと人工知能 (AI) を組み合わせて使用すると、自動化に大きな影響を与える可能性のある最先端の研究の新しい分野が開かれます。AI は、専門家が物を作れるように 3D モデルの計画と作成を支援します。学び、変化し、より多くのことを行うことができます。
AI プログラムは 3D プリンティング プロセスを改善し、よりスマートで便利なロボット部品の作成に役立ちます。また、AI により、ロボットが大量のデータを処理し、賢明な意思決定を行い、より自由に仕事を実行できるようになります。
AI と 3D プリンティングは、ロボット工学が多くの新たな進歩を遂げるのに役立ちます。たとえば、自動で改善できるマシンや、計画が難しい状況でもより適切に実行できるロボットが、より賢く、より速く、より可能になるはずです。この分野での研究が進むにつれ、さまざまな分野や用途のニーズが変化するため、より適切に適応できるようになります。
(9) 部品製造および組立における 3D プリンティング ロボティクス
3D プリンティング ロボットの導入以来、特に自動車産業や航空機産業において、部品の製造と組み立てに関する多くのことが変わりました。その一例として、3D プリンティングが自動車ビジネスにもたらしたことは、部品の製造方法と組み立て方法を完全に変えたことです。 3D プリント ロボットを使用して、キャデラック ブラックウィング V シリーズのパイプとブラケットを製造する方法です。
3D で部品を印刷できるロボットのおかげで、顧客は希望どおりに製造された部品を入手できるようになりました。これらの部品は、さまざまな種類のビジネスで使用されており、自動車用の独自の部品を製造するために使用できます。たとえば、フォード マスタング シェルビー GT500 のパーキング ブレーキ ブラケットはロボットによって作られました。
デジタル ライト プロセッシング (DLP) テクノロジーを使用して、古いマスタングで使用されていた金属ではなく、プラスチックでパーキング ブレーキ クリップを作成しました。3D プリントされた部品は、古いものよりも軽いだけでなく、デザインも向上しました。つまり、どちらの手でも使用できるということは、右手と左手で異なるブラケットを使用する必要がなくなり、ロボット工学で 3D プリントを使用して作成者が望むものを正確に作成できることを示しています。これにより、より自由になり、パフォーマンスが向上します。
3D プリンティング ロボットがカスタム部品の作成方法を完全に変える可能性があるもう 1 つの分野は、医療分野です。各患者に合わせて作られた 3D プリンティングの医療用ガジェットと義肢は、複雑な部品の製造に 3D プリンティングのロボットが使用され、治療と成果が大幅に向上しました。これにより、医療従事者は、さまざまなニーズを持つ患者に合わせた答えを作成できるようになります。これらの部品は、さまざまな種類の部品に使用されるため、3D プリント ロボットがいかに重要であるかがわかります。
4. 課題と今後の動向
3D プリンティング ロボットには、材料が不足しているなどの問題があります。また、使用できるものの一部は、困難な作業に十分な強度や耐久性を備えているとは限りません。さらに、3D プリンティング テクノロジーは依然としてかなり高価です。小規模企業の場合、もう 1 つ行う必要があるのは技術的なことです。例を挙げると、ロボット システムにはその使い方を知っていて、プログラミングが難しい人が必要です。
将来の 3D プリンティング ロボットは、新しい素材、価格を下げる方法、使いやすいソフトウェアを模索することになるでしょう。3D プリンティングを行うロボットは、将来的にはより多くのものを作るために使用される可能性があります。プロセスをより使いやすく、より速く、より柔軟にします。
5. 結論
3D プリンティング ロボットは、積層造形の分野を完全に変えました。新しいテクノロジーにより、カスタムの複雑な部品をより迅速かつ正確に作成することが可能になりました。また、それらをさまざまな方法で作成できるようになりました。それぞれのお客様のニーズにあったものを作ること。
3D プリント ロボットは将来的に非常に重要になります。3D プリント ロボットを活用して生産の未来を変えるには、新しいアイデアを持ち、迅速に変更し、コストを抑えることが非常に重要です。材料科学、印刷方法、自動化ソフトウェアの進歩を続ける必要があります。
よくある質問
1. ロボット アーム 3D プリントはどのように機能しますか?
ロボット アーム 3D プリントでは、特殊な 3D プリンタ ヘッドを備えたロボット アームを使用して、複雑な 3D プリント オブジェクトを作成します。ロボット アームは、設計仕様に従って材料の層を堆積するために正確に動き、その結果、複雑な構造が得られます。
4. Reinventing Robotics! How can 3D printing technology help the robotics industry break through traditional limitations? – Robotics Grand Rounds. (n.d.). https://www.leaderobot.com/news/4102
