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3Dプリントからのプロトタイピング用金属部品の鋳造

産業用製品製品開発

Sylatech社は、Ultimaker 3Dプリンターを使用してラピッドプロトタイピングプロセスを迅速化している、インベストメント鋳造会社です。Sylatech社では、CNC加工、無線周波数およびマイクロ波製造、インベストメント鋳造のサービスを提供しています。同社には53年以上にわたる歴史があり、航空宇宙、防衛、医療、自動車、建設の各分野に顧客がいます。

Sylatech社は、インベストメント鋳造プロセスの一環として3Dプリンティングを利用しています。Ultimaker 3Dプリンターを使用する前までは、特定の設計を金属で製作するのに必要な生産器具に、顧客が直接投資しなければなりませんでした。しかし、金属部品の修正が必要な場合、その方法ではプロセスにかかる時間とコストが増大する可能性がありました。Ultimakerを使用することで、大量生産に向けて生産器具の製作に投資する前にプロトタイプを完成させることができ、そのような変更のリスクを軽減できます。

Casting metal parts from 3D prints
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プロトタイピングプロセスの迅速化

Sylatech社はUltimaker 3Dプリンターを使用することにより、顧客の設計の3Dプリントモデルをわずか数日で製作できます。そのモデルは、そのまま金属プロトタイプの製作に使用されます。設計変更が必要な場合も、発生する追加コストは更新された設計の3Dプリントにかかるコストだけです。

金属部品を製作する前に、PLAで3Dプリント部品を製作することで正確なプロトタイプが得られます。3Dプリントが承認されたら、金属部品を製作できます。Ultimakerを使用することにより、設計エンジニアはわずか5日間で設計の金属プロトタイプを入手できます。

3Dプリントから金属部品へ

最初に、3Dプリントされたモデルをワックスフレームに接着します。全体が複数の造形物で構成されている場合は、サイズが許す限り、すべてをワックスフレームに接着できます。ワックスフレームを容器に入れ、容器をスラリーと呼ばれるセラミック溶液で満たします。容器をオーブンに入れるとスラリーが硬化し、3DプリントされたPLAモデルは完全に焼失します。これによって金型が作られるので、そこに熔解した金属を注ぎます。

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The 3D print is attached to the wax frame

内部の金属が冷却されたら、型を壊します。この金属部品は、内部のすべてのモデルと元のワックスフレームが正確に複製されたものです。次に、モデルをフレームから切り出して、やすりを掛けて滑らかにすることができます。これで、この金属部品はいつでもテストできる状態になります。

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金型への液体金属の注入
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The 3D print and metal prototype

コストと追加の開発時間の節約

モデルをワックスで作成するには、特別な製造器具を製作する必要があります。そのような器具を直接使用するプロジェクトでは、最初の金属部品を開発するまでに5週間かかるのが普通です。設計変更が必要な場合に製造器具を調整すると、調整あたり約500ポンドのコストが発生します。しかし、Ultimakerを使用する場合、新しい設計のプリントには部品あたり約10ポンドしかかかりません。通常、設計の30%は最初のプロトタイプの製作後に変更する必要があります。Ultimakerを使用して金属プロトタイプを製作することで、製造器具の修正が必要になる可能性を最小限に抑えることができます。そのため、時間を大幅に短縮できるだけでなく、コストも節約できます。

3Dプリンティングの利用によって、当社のビジネスの手法は明らかに変化しました。今後も3DプリンティングとUltimakerを利用し、お客様にメリットを提供していくつもりです。

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The 3D printed prototype and the fully assembled final model

Sylatech社内でのUltimakerの利用

Sylatech社では、Ultimaker 2+から3Dプリンターを使い始めました。このプリンターを使用したことで、最初から大きな成果が得られました。Ultimaker Curaのビルドプレートにモデルをドロップすると、設計ファイルを正確な3Dプリントに変える準備がすぐに整います。Ultimaker 2+を使用して成功を収めた後、Sylatech社はUltimaker 3に投資しました。水溶性のPVA材料により、Sylatech社は顧客が要望する設計を柔軟にプリントできるようになりました。

Sylatech社では、顧客向けのプロトタイプのプリントに加え、さまざまな治具、固定具、ロボット部品の製作にも3Dプリンターを利用しています。同社は、CNCプロセスの大部分を自動化するロボットアームをいくつか保有しています。そのロボットシステムの多くの部品が、Ultimaker 3Dプリンターでプリントされたものです。

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Robotics electronics enclosure by Sylatech
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Sylatech社のカスタムロボット空気圧部品

Sylatech社の事例は、Ultimakerをツールとして導入することで、企業全体にどのような利益をもたらすことができるのかを示す、優れた一例です。同社はインベストメント鋳造プロセスの最適化を成功させ、3Dプリンターを利用してワークフローのさらなる改善を実現しました。しかし、一番の改善は、Sylatech社でのUltimakerテクノロジーの活用を通じて顧客にコスト削減の恩恵が直接もたらされ、ビジネスに必要な最終金属部品が、これまでになく迅速に提供されるようになったことです。

3D printing in manufacturing

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