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Formlabsの新しいクリアキャストレジンは、高精度で低労働力のインダストリアル鋳造に対応します

投稿者 : FIT THAI on

Formlabsは、産業用インベストメント鋳造工場向けに特別に開発された新しい材料のリリースを発表できることを嬉しく思います。FormlabsのClear CastレジンとSLA 3Dプリンティングプロセスは、鋳造パターンの社内での直接製造を可能にし、コストを削減し、リードタイムを短縮し、イテレーションと生産の柔軟性を高めます。

Clear Castレジンで印刷されたパターンを使用することで、インベストメント鋳造工場は、クリーンな燃焼、低灰分、微量金属なし、クラス最高の熱膨張率、0.25mm以内の優れた設計精度を期待できます。さらに、既存の鋳造材や焼成プロセスを変更することなく、この材料を既存のワークフローにシームレスに統合できます。

3Dプリンティングによる工業用インベストメント鋳造

インベストメント鋳造パターンの直接印刷にSLA 3Dプリンティングを使用することは、1990年代から2000年代にかけて、大型の工業用SLA 3Dプリンターの主要な用途の1つとして成長しました。3Dプリンティング技術のメーカーは、PMMAとワックスからパターンを生成できるマテリアルジェッティングやバインダージェッティングなどの新しい技術もリリースしました。これらの材料は、鋳造前の段階で従来の鋳造ツリーに簡単に取り付けることができます。

3Dプリントされたパターンを使用することで、メーカーは、ツーリングの高額な初期費用を負担する必要がなくなるため、部品あたりの全体的なコストを削減できます。これにより、少量から中量の生産を費用対効果高く行うことができ、他の製造方法では不可能または高価すぎる複雑な形状の部品を作成できます。多くの鋳造工場は、工業用インベストメント鋳造プロセスにおける3Dプリンティングの利点をすぐに認識しましたが、特定のテクノロジーを社内で導入することはできませんでした。

技術的には印象的でしたが、インベストメント鋳造パターンを作成するために使用される従来の大型プリンターは、多くの場合、数十万ドルもかかり、一般的に操作とメンテナンスに専門の技術者を必要としました。多くの中小規模の鋳造工場にとって、これらのシステムのコストと複雑さにより、この技術は手の届かないものになりました。その結果、多くの企業は3Dプリントパターンの製造を外部サービスビューローに委託することを選択し、これによりパターンあたりのコストが上昇し、リードタイムも長くなりました。

鋳造用途向けFormlabs材料

Formlabsは、低い熱膨張係数(CTE)を持ち、クリーンに燃焼するフォトレジンを製造してきた経験があります。同社の材料製造施設であるSpectraは、10年以上にわたってインベストメント鋳造産業向けにレジンを開発してきました。

長年にわたり、Formlabsは、ワックスが充填され、フラスコに鋳造できるように設計されたジュエリー業界向けに特別に製造されたいくつかの材料を提供してきました。Castable Wax ResinやCastable Wax 40 Resinなどのこれらの材料は、良好な燃焼結果をもたらし、従来のワックス彫刻と比較してワークフローを合理化します。

しかし、大規模な鋳造顧客にとって、これらの材料は、工業用金属加工に必要なより大きく、より厚く、より構造的に強力な部品の用途には十分に強力ではありませんでした。したがって、この顧客層向けのソリューションは、FormlabsのSLA 3Dプリンターのクラスをリードする精度、解像度、信頼性と、Formlabsの材料ライブラリの技術的性能をシームレスに統合する必要がありました。

Clear Castレジンのご紹介

Clear Castレジンは、詳細で滑らかな表面を持つパターンを作成し、クリーンで非常に低い灰分の燃焼結果をもたらします。

Clear Castレジンは、あらゆる規模の鋳造工場が3Dプリントパターンの製造を費用対効果が高く簡単に社内で実現できるようにします。Clear Castレジンは、クリーンな燃焼、非常に低い灰分、優れた表面仕上げ、設計からの0.25mm以内のパターン精度など、性能を重視して工業用鋳造工場向けに特別に開発されました。

技術的な性能に加えて、Clear Castレジンは、技術的なトレーニングや3Dプリンティングの経験がなくても、鋳造工場が最もシンプルでユーザーフレンドリーな3Dプリンティングワークフローにアクセスできるようにします。鋳造工場は数分で最初の部品を印刷を開始でき、その後、より価値の高い作業に進み、正確で完全に印刷されたパターンに戻ることができます。この労働時間の削減により、部品あたりの総コストが削減され、顧客に還元できる利点が得られます。

一般的にFDMプリンターである趣味レベルのプリンターは、表面品質の低い部品を製造することが多く、これにより金型の精度が低下し、準備と後処理に多くの労力を要します。高額な初期費用や劣悪な品質の経験は、多くの鋳造工場が新しいプリンターや材料を試すことをためらわせる可能性があります。

FormlabsのClear CastレジンとFormシリーズSLAプリンターの使いやすいワークフローは、従来の大型SLA 3Dプリンターの品質と、市販のFDMプリンターのアクセシビリティを融合しています。工業用鋳造工場は、低コストでこの技術を社内に導入でき、最小限のトレーニングでパターンをすぐに生産開始できます。

Clear Castレジンとの連携

ノーザンアイオワ大学では、Clear Castレジンで印刷されたパターンは、既存の工業用インベストメント鋳造プロセスに簡単に統合できます。

Formlabsは、あらゆる業界の問題を解決する製品を開発するために顧客と協力しています。工業用インベストメント鋳造の場合、それは、クリーンに燃焼し、厳しい公差を維持し、低灰分で微量金属を含まず、手頃な価格の3Dプリンターとアクセスしやすいワークフローで機能するレジンを作成することを意味しました。

これらの高い基準にもかかわらず、Form 3+、Form 3L、およびForm 4で印刷されたClear Castレジンは、これらすべての要件を満たすことがわかりました。

1年以上にわたる複数のベータテスターとの協力により、当社は、工業用インベストメント鋳造工場が既存のプロセスからほとんど変更することなくすぐに導入できるワークフローを開発しました。

Clear Castレジンワークフロー

Clear Castレジンワークフロー

  1. Materialise Magics*などのラティシングソフトウェアを使用して、部品を中空にし、非ソリッドな内部形状を作成します。これにより、よりクリーンで迅速な燃焼と低い灰分が保証されます。また、熱膨張による応力を軽減し、インベストメントのひび割れを防ぎます。

  2. ラティシングされた部品をFormlabsの準備ソフトウェアであるPreFormにアップロードします。プリンターを選択し、材料としてClear Castレジンを選択します。

  3. 部品を印刷します。

  4. Formlabsレジン洗浄液、イソプロピルアルコール(IPA)、またはTPMを使用して部品を洗浄します。小型部品にはForm Washを、大型部品にはForm Wash Lを使用します。

  5. 重要:圧縮空気を使用して、ラティシングされた内部からレジンと溶剤を吹き飛ばし、内部に液体が残っていないことを確認します。

  6. 一部の部品では、2回の洗浄が必要になる場合があります。その場合は、洗浄の間に内部に残った材料を取り除きます。

  7. 少なくとも30分間部品を乾燥させます。Form Cure Lの場合、これは35°Cで30分の予熱時間で実現できます。

  8. Form CureまたはForm Cure Lで35°Cで15分間後硬化します。

  9. インベストメント準備:部品を鋳造ツリーに取り付けます。

  10. インベストメント:通常使用しているワークフローに従って、インベストメントスラリーに浸します。

  11. 燃焼:700〜900°Cで2時間フラッシュファイヤーします。

  12. 鋳造:通常の鋳造プロセスを実行します。

* Formlabsの顧客は、Materialise Magicsソフトウェアを35%割引で利用できます。割引を利用するには、今すぐMaterialise Magicsの試用版を請求してください。

実際の産業用途:Diversified MetalsmithsとClear Castレジン

Clear CastレジンとFormlabsのワークフローを使用してこのインペラパターンを作成するのにかかるDiversified Metalsmithsの材料と労働力のコストは80ドルで、以前は300ドルの外部委託コストでした。

Diversified Metalsmithsは、アラバマ州の工業用鋳造工場で、航空宇宙、配管、自動車、美術の各業界に大規模な金属部品をジョブショップとして供給しています。同社は30年近くワックス3Dプリンターを使用していましたが、最近Formlabsのレジンプリンターを追加しました。彼らの経験は、当社の新しいClear Castレジンと工業用インベストメント鋳造プロセスのテストにおいて重要な役割を果たしました。

Diversifiedは、新しい3Dプリンティングソリューションにいくつかの特定の特性を求めていました。クリーンに燃焼する材料、信頼性が高く使いやすいエコシステム、インペラプロジェクトに適したビルドサイズです。

さまざまなソリューションを評価する中で、同社はFormlabsのワークフローが、中小規模の鋳造工場にとって手頃な価格であり、既存のワークフローに簡単に統合でき、開始するために新しい手順を追加する必要がないことを発見しました。

「エコシステム全体とサポートは私たちにとって理にかなっていました。プリンターのビルド品質と詳細、そしてソフトウェアは、この価格帯の他のすべてをはるかに上回っています。」

ジョン・ファー(John Farr) Diversified Metalsmithsテクノロジー担当副社長

テスト用のサンプル部品を要求した後、ファーはForm 3LとClear Castレジンが、焼成温度、スラリー配合、または部品設計を変更することなく、同社のワークフローにすぐに統合できることを発見しました。

さらに、Formlabsのワークフローは、ゲーティング機能の配置を部品に直接印刷できるため、製造プロセスをわずかに合理化しました。

「Clear Castは、ワークフローにすぐに溶け込みました。良い点の1つは、PMMAではできなかったゲーティング配置を部品に印刷できることです。」

ファーは述べました。

新しいワークフローは簡単に移行できることが証明されたため、最後に確認すべきは燃焼プロセスでした。そして、Clear Castは、以前に外部委託していたPMMAパターンの効果的な代替品であることが証明され、コストはわずかでした。

「燃焼はPMMAと非常に一貫していました。私たちはPMMAとまったく同じように扱いましたが、問題はありませんでした。」

ファーはさらに述べました。

項目 外部委託PMMAパターン 社内Clear Castパターン
コスト 300ドル 80ドル
リードタイム 2週間 24時間

Clear Castレジンを使用してForm 3Lで印刷された1つのインペラパターンに対して、Diversified Metalsmithsは、部品あたり約80ドルの材料費と労働費を負担しました。

部品あたり300ドルの外部委託コストと比較すると、このコストは同社が迅速に投資収益率(ROI)を得ることを可能にし、同時にその使用範囲を拡大し、さらなる新しいアプリケーションを発見することを可能にしました。

「Form 3Lと関連する備品の償却コストを考慮しても、現在の注文で少なくとも損益分岐点に達し、将来の注文では部品あたり200ドル以上を節約できます。PMMAパターンとClear Castで印刷されたSLAパターンの間の鋳造前後のワークフローの違いは非常に小さいです。」

ジョン・ファー(John Farr) Diversified Metalsmithsテクノロジー担当副社長

3Dプリントされたインベストメント鋳造パターンを始める

FormシリーズSLA 3DプリンターとClear Castレジンは、「設定して忘れる」ワークフローを可能にし、業界をリードする精度とクリーンな燃焼を実現します。

プリント前のプロセスの労働時間を削減し、後処理における手動の研磨や機械加工の必要性を排除することで、これらの3Dプリントされたパターンは、部品あたりの総コストを削減します。

さらに、既存のワークフローを変更することなく、製造に新しい機能を追加します。

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参照元

https://formlabs.com/global/blog/industrial-investment-casting-formlabs-clear-cast-resin/

 

 

 

 

 

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