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技術コラム

【構造】有限要素法の脇役シリーズ Vol.23- 3Dプリンター恐るべし

前回は、デジタル画像相関法(DIC)によるひずみ計測について書きました。
先日、長野にある3Dプリンターを使った設計、ものづくり会社を見学してきました。3Dプリンターの一時的なブームは過ぎた感がありますが、着実にものづくりに活用されています。
まず3Dデータの準備ですが、CADで作成するのはもちろんですが、その他、実物を計測したり、PCの中で粘土細工を作るようにフリーハンドで3Dデータを作成していきます。3DデータからSTLデータを出力して、3Dプリンターで作成するのですが、積層する際に複数の材料を混ぜて材質を変化させながら作成したり、ゴムライクの部品との複合部品も作成できます。
また、試作では量産品と同じ材料で評価したいとのニーズに対して、金型を3Dプリンター(樹脂)で作成して、量産と同じ材料の射出成型品を作成しています。
また、プレス型も作成でき、試作品および小ロッドの量産品の作成のスピードが格段に上がっています。
数年前、中国に金型を頼めば1週間でできると言われていましたが、今は1日で試作型を作成しているそうです。


現在は、表面のSTLデータを使っていますので、内部は均質またはスパースの構造になってしまいます。それに対して3次元のボクセルデータを使うと、内部構造まで設計できるようになります。
また、ボクセルを一要素とすることによって、形状データから改めてメッシュ作成することなく構造解析ができるようになります。
内部形状とボクセル単位の材料特性を設計して最適化計算をすることが可能になります。ボクセルデータ形式の3Dプリンターはまだこれからですが、医療やスポーツ工学等に今後更に3Dプリンターが活用されてくると思われます。


[From N.Sahashi]

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