金属とレーザーによる3Dプリンティング - 産業アプリケーションのための積層造形
金属とレーザーによる3Dプリンティングとは？
金属とレーザーによる3Dプリンティングは、積層造形における最も重要な技術のひとつです。このプロセスは、複雑な部品の工業生産に新たな可能性をもたらします。特に大型構造物や修理、ハイブリッド生産において、積層造形は従来の製造プロセスよりも決定的な利点を提供します。
この分野の主要技術はレーザークラッディングで、国際的にはレーザークラッディング、DED（Directed Energy Deposition）またはLMD（Laser Metal Deposition）としても知られている。このプロセスでは、金属フィラー材料（ワイヤーまたは粉末）がレーザーによって生成された溶融プールに導入され、凝固後に新しい材料層を形成します。
指向性エネルギー蒸着の分野では、材料が供給される形態も区別される。これは次のように呼ばれる：
- DED-ワイヤー（DED-W） - ワイヤーベースの付加製造
- DED-Powder（DED-P）-粉末ベースの積層造形法
粉末床ベースの積層造形プロセスとは対照的に、レーザーによる金属3Dプリンティングは、大型部品、高い造形速度、積層造形と機械加工を含むハイブリッドプロセスに特に適しています。
レーザーによる金属3Dプリンティングはどのように機能するのか？
レーザーによる積層造形では、追加の材料（通常はワイヤーまたは粉末）をレーザー溶融プールに連続的に導入します。焦点の合ったレーザービームが材料を局所的に溶かし、添加材料がベース材料と冶金的に結合します。
材料を繰り返し塗布することで、三次元構造が段階的に形成される。
このプロセスは、金属部品の製造において高い柔軟性を可能にし、以下のような用途に使用される。
- 試作品の製造
- 修理と再製造
- 複雑な金属構造の製造
- CNC機械加工とのハイブリッド生産（ハイブリッド生産）
基本的なプロセスの詳細については、レーザー金属蒸着のページをご覧ください。
ビデオ金属とレーザーによる3Dプリンティング
なぜワイヤーベースのレーザー金属蒸着が3Dプリンティングに特に適しているのか？
ワイヤーベースの積層造形では、金属ワイヤーをレーザー溶融プールに連続的に供給する。このプロセスは、ワイヤーが完全にプロセスに組み込まれているため、材料効率が特に高いという特徴があります。
ワイヤを用いた積層造形プロセスでは、材料の利用率をほぼ100％まで高めることができます。主な利点としては、以下の点が挙げられます：
- 高いビルドアップ率
- 高い材料効率
- シンプルな材料ハンドリング
- 材料ロスが少ない
- 安定した層形成
このため、ワイヤーベースのレーザー金属蒸着は、より大きな金属構造の製造や、高材料蒸着を必要とするアプリケーションに特に適しています。
アディティブ・マニュファクチャリング・プロセスの安定性を保証する同軸ワイヤー・フィーダーとは？
正確で再現性のある材料供給は、安定した積層造形プロセスにとって極めて重要です。
CoaxPrinterにより 、Precitecはワイヤーベースのレーザー溶着溶接用の加工ヘッドを提供し、ワイヤーをレーザービームと同軸に送ります。これにより、加工の進行方向に関係なく、ワイヤを溶接プールに均等に供給することができます。
同軸ワイヤ送給により、複雑な軌跡でも安定した層形成と均一な材料溶着が可能になります。その結果、高品質の部品構造と、高い加工安定性を備えた実質的に気孔のない層を製造することができます。
レーザー積層造形はどのような用途に使用されますか？
レーザー積層造形は、主に複雑な金属部品の製造、高付加価値部品の補修、機能性コーティングの形成に使用されます。DEDおよびLMDプロセスでは、ワイヤまたは粉末状の金属材料を既存の部品に高精度で付加したり、新しい形状を層ごとに造形したりすることができます。
主な用途は次のとおりです。
- 試作品および複雑な金属部品の製造
- 高付加価値部品の補修および再生
- 既存部品への機能構造の付加
- 表面コーティングおよび耐摩耗保護
- 大型金属部品の製造
- CNC加工と組み合わせたハイブリッド製造
これらのプロセスは、特に航空宇宙、自動車、エネルギー、タービン、機械工学の各産業で使用されています。
レーザー3Dプリンターはどのような産業で使用されていますか？
レーザーによる積層造形は、今日多くの産業で利用されている。この技術は、特に複雑な金属部品が必要な場合や、既存の部品を機能的に強化する必要がある場合に、大きな利点をもたらします。
代表的な応用分野
- 航空宇宙
- エネルギーおよびタービン技術
- 自動車産業
- 機械工学
もう1つの重要な用途は、既存のコンポーネントの機能拡張で、追加構造をベースボディに特別に構築します。
レーザーによる積層造形は、このように新たな設計の自由を可能にし、材料消費を削減し、ハイブリッド生産と修理プロセスの新たな可能性を開きます。
