アディティブマニュファクチャリング

アディティブマニュファクチャリングプロセスでは、レーザーにより粉末材料を加熱して融合させることにより、3次元のレーザーコンポーネントを構築することができるようになりました。もともと、アディティブマニュファクチャリングは設計サイクルの初期段階でコンセプトをすばやくプロトタイプ化するための手段として開発されたものですが、現在は十分に機能する部品と製品を生産するために使用されています。

アディティブマニュファクチャリングプロセスは、材料の個々の層を付加していくことにより3Dの固形オブジェクトを生産する、まったく新しい産業に発展しました。これらのプロセスはすべて、一定範囲の材料を高速で正確に配置するために、劇的に向上した最新の計算能力と動作およびプロセス制御を利用します。IPGレーザーを使用しているプロセスは2種類あり、LMD(レーザーメタルデポジッション)とSLM(レーザー積層造形法)です。ステレオリソグラフィ(SLA)と呼ばれるレーザー技術では、短波長のレーザーを使用して液体を局所的に光重合します。3Dプリンティングという用語は最初は熱溶解積層法(FDM)と呼ばれる別の非レーザー処理を指していましたが、最近よく使用されるようになり、産業全体を指すこともあります。

レーザー積層造形法(SLM)またはこれと密接に関係する粉末焼結積層造形法(SLS)の違いは、SLS技術では発生時に粉末を単に融合させるのに対して、SLMでは粉末を完全に溶融させるという点だけです。そのため、SLMでは機械的特性が向上した十分に緻密な金属部品が生産されます。これらのすべての技法では、各層がレーザー溶融した後にリフレッシュされる粉体層を使用します。直接金属レーザー焼結法(DMLS)は関連する粉体層技術です。これらのアプリケーションでは、数100ワット~1 kWの範囲のシングルモードファイバーレーザーが使用されます。

  laser additive manufacturing for small parts
laser additive manufacturing  

ファイバーレーザーを使用するもう一つの技術はレーザーメタルデポジッション(LMD)と呼ばれます。この技術では、ノズルを通して粉末が集束レーザースポットに同軸上に供給され、十分に緻密な機能金属部品を生成することができます。

材料とプロセスが改良されているため、アディティブマニュファクチャリングプロセスでは十分に機能するモデルまたは短期的な機能部品をCADデータから製造することができます。大規模なアディティブマニュファクチャリングコンポーネントは、完成までに数時間かかることもあるため、これらのレーザーベースの技術開発に、ファイバーレーザーの安定性と信頼性が極めて重要になっています。同様に、マルチキロワット出力レベルのIPGのファイバーレーザーは、粉末の集積または沈着速度が速いシステムおよびプロセスの開発に不可欠です。一般的に、高出力のファイバーレーザーを使用すると、大規模なカスタムコンポーネントのコストが削減され、リードタイムが短縮されると考えられています。

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