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DFAMは「今より凄い何か」のきっかけになるかも!

3Dデータをどう作るか

3Dプリンターは比較的新しい積層造形という工法を実現する装置です。新しい工法なので、新しい言葉がたくさん出てきます。DFAMもそんな言葉の一つです。概念を少し勉強して、対応しているソフトウェアでやってみるというのが現実的化と思いますが、まずは展示会で業者さんの話を聞く前に、おおよそを理解しておきましょう。

DFAMは3Dプリンタの最適な活用を考える枠組み

DFAMとは「Design for Additive Manufacturing」の略で、 3Dプリンティング を活用したものづくり(積層造形:Addittive Manufacturing) に取り組む際の設計手法やデザインガイドラインを意味します。

DFAM観点から現状取り扱っている製造部品や製造工程を見直すと、どんな局面で活用できるか、どれくらいのコスト削減が可能で、どのくらいの導入効果が見込めるかに関して判断できるようになります。(ここ統合統合できる、ここは従来工法がよい。設計変更すればこの部品はコストダウンできる、など)

設計者は意識的にも無意識的に、設計する際に製造工程(装置や工法)を意識して部品形状を調整していると思います。3Dプリンティング を活用したものづくり(積層造形:Addittive Manufacturing) でも同じように、3Dプリンターの特長を意識した整理が必要です。

1)複雑な形状でも生産コストは変わらない
2)造形体積を減らせば材料費が下がり生産速度も上がる
3)難削材も造形素材として提供されている場合がある
4)量産設計時にサポート材等の設計も必要になる(複数同時造形)
5)生産ロットが増えてもコスト減は緩やか

など多くの特徴を最大限に活用することが求められます。こうした人が他の工法とは違うと意識して取り組む以外にも、ツールを使って最適化する面もあります。

1)たくさんを一つに。複数部品の統合

製造上の制約で、いままで分割していた部品や複数加工プロセスを経ないと期待強度が出せない部品を、3Dプリンターで一括造形することができる場合があります。使う素材をチタンに代えて強度を上げるなども検討できますし、一括で造形すれば、輸送コスト、保管コスト、組み立てコストを削減できる場合があります。その部品のプロセスコスト全体で評価した際に、コストメリットがある場合もあるので、設計およびその設計を評価する際の視点を適切に持つことが重要です。

2)トポロジー最適化を実現するジェネレーティブデザイン

3Dプリンターで造形する際には、造形する体積が重要になります。体積を減らし強度を維持するために、複雑な形状で内部を構造します。格子形状のラティス構造はコスト削減にも強度向上にも寄与していますし、さらに高度な造形空間の最適化をトポロジー理論に基づき最適化することで一層のコストダウンと強度維持を実現することも可能です。非常に複雑な計算・設計プロセスなので、対応するソフトウェアを活用することが有効とされています。

DFAMは積層造形を正しく評価する準備

3Dプリンターは新しい製造装置ですが、万能の製造装置ではありません。いままでの部品は「従来の製造工程」に最適化された設計になっているはずです。工程の特徴が違うので、従来工法で製造する従来部品を、3Dプリンターで作るだけでは効果は限定的になります。3Dプリンタで製造するための設計最適化を行い、従来品とのメリット、デメリットを比較することが重要です。

「今より凄い何か」を考えるきっかけに

いままでの枠組みの中で極限まで努力を繰り返して磨き上げてきた製造工程は孫晧すべきものと思いますが、顧客や経営層がもとめるカイゼンに終わりはありません。DFAMは「いまより凄い何か」を求められた時に、「ちょっとこのアプローチで見直してみます!」といえる新しいカイゼン機会としては面白いと思います。

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