金属3Dプリンターのランニングコスト

これから金属3Dプリンターを導入しようと思っていらっしゃる企業様も多いと認識しております。

それには知っておかなければならない費用があります。それがランニングコストというものです。

どのメーカーの金属3Dプリンターを購入しても一様にかかる費用だと思って頂いて結構です。 “金属3Dプリンターのランニングコスト” の続きを読む

金属3Dプリンター戦国時代到来

弊社が金属3Dプリンター受託造形事業を始めて5年。

やはり、注目度の高い技術だけあって各メーカーの参入が著しく、どんどん新たな方式の金属3Dプリンターが参入してきました。

私たちも含めた、金属3Dプリンターサービスビュロー、装置メーカー様にとっては早くも戦国時代の到来といったところでしょうか。

方式とメーカーについてまとめてみます。

パウダーベッド方式

  1. EOS
  2. 3D Systems
  3. ConceptLaser(GE)
  4. Arcam
  5. DMG森精機
  6. 松浦機械製作所
  7. Sodick
  8. Renishaw
  9. ORLASER
  10. SLM
  11. TRUMPF

ダイレクトメタルデポジション

  1. DMG森精機
  2. マザック
  3. ORLASER
  4. InssTec
  5. OOKUMA
  6. OPTOMEC
  7. RPM
  8. 東芝機械

液体金属インクジェット方式

  1. Xjet

FDM方式

  1. Markfoged
  2. Desktop Metal

新方式?

  1. Hp
  2. Stratasys

 

 これだけのメーカーと方式が販売され、どれを選んだら良いのかわからなくなってしまいますよね。

どの方式、どの機種を使うにしても必ず必要なのが強度、密度検査です。

安いから、高いからの判断ではなく、使えるのか使えないのかを判断基準にすることがベストですね。

一長一短の金属3Dプリンターの秘密

展示会でもセミナーでも工場見学にいらしたお客様でも必ずと言って質問されるのは、どこの金属3Dプリンターがいいですか?? というお話です。

弊社はEOSを使用していることをわかっていながらの質問なので、たじろいでしまいますが必ずこう答えるようにしています。「一長一短」です。

実は昨日も工場にいらしたお客様と色々な話をしている中で、同じ話をされました。

某メーカーの金属3Dプリンターはこうでした・・あっちはこうでした・・

様々な情報も頂けたわけですが、やっぱり一長一短でしたね。

結局何がしたいかにより、金属3Dプリンターは変わってくるのだと思います。

お客様のニーズは様々で、細かいものを作りたい企業様もみえれば、大きいものを作りたい企業様もみえますし、再現性重視の企業様もみえれば違う企業様もみえます。

展示会のサンプル品を手にして、結構綺麗にできるね〜って言っていただけるお客様もみえれば、まだまだだね〜とも言われます。

色々なニーズがありますので1つのメーカー金属3Dプリンターでは対応しきれないこともあるのです。

金属3Dプリンターのメーカー毎の秘密まではお客様も知らされていないことがほとんどなので、展示会やセミナー、または工場見学などで情報を集めていらっしゃるのだと思っています。

是非、色々な金属3Dプリンターセミナーや展示会、または工場見学に足を運んで頂き、目で、耳で、そして触って感じて頂ければと思います。

 

これを読めば絶対分かる!「金属3Dプリンター」の本当の姿

話題ばかりが先行して本来の「金属3Dプリンター」の姿が見えてこない場合が多くあります。プリンターを販売しているメーカー様も良い事は伝えてくれますが中々悪いところまでは伝えてくれません。私たちは「金属3Dプリンター」を扱い始めて3年。良いところも悪いところも理解しておりますので、是非本当の姿を皆様に知って頂ければと思います。

金属粉末素材は97%リサイクル?

IMG_1062当初弊社もそのような お話を聞いた記憶があります。溶融していない部分の金属粉末素材はほとんどリサイクルできるはずでしたが・・まず1つ目に私たちの頭の中にはサポート材という項目はよくわかっていませんでした。実際に金属造形をしてみると思ったよりサポート材は付着します。サポート材も同じ金属粉末素材を使用しますので、まずまずの体積を使います。もちろん外したサポート材はリサイクルは出来ません。それよりも想定外だったのはサポート材の隙間に入り込んでいる金属粉末素材です。造形する体積はCAD上で計算できますし、必要な金属素材が何Kg必要かもわかります。しかし・・月末に棚卸しをしてみると・・全く推定残量と実質残量が異なりました・・。

金属造形は基準プレートの上に張り付いた形で出来上がってきますので、造形完了後はワイヤーカットで切り離しを行わなければなりません。ワイヤーカットでは当然水を使用します。サポート材の隙間にある金属粉末素材は当然その際に水分を含み使える状態では無くなります。それらをよくよく計算してみると月に30~40万円ほどの金属粉末素材が無駄になっている事がわかりました。こういうことはやってみないとわからないものですね。

また、当たり前の事ですが金属粉末素材も金属であるが故に酸化します。酸化の度合いによるとは思いますがひどくなれば全部破棄しなくてはいけない事もあります。これではリサイクルどころではないですね。是非、メーカー様にもこのような大事な事は伝えて頂きたいと思います。

サポート材は簡単に取れる?

IMG_1185これも当初は簡単に考えていました。「ニッパーで取れますよ!」今考えてみればそんなはず無いと思ってしまいますが・・同じ素材で出来たサポート材は簡単に取り外す事はできません。特にチタンを造形した時は造形時間よりもサポート材除去のが長くなってしまうのではないかと思ってしまうくらい苦労をします。弊社でも色々な工具を試してみました。ハンマー、ニッパー、ラジペン、プライヤー、リューター、サンダー、ジェットタガネ、エアーニッパー、タガネ、ベビーサンダー。当然サポート材の付き方によってどの工具をチョイスするかは変わるのですが、金属3Dプリンターの技術よりサポート材除去技術がこの仕事の「核」なのではないかと思ってしまうほどのノウハウが必要だと感じます。

サポート材と言われるものは「3Dプリンター」という工法であるが故に必要な副素材になりますが、「金属3Dプリンター」においては熱を逃がしたり、残留応力からの歪みを抑えたりする重要なものです。しかし、付いてほしくない部分にも付いてしまう煩わしいものでもあります。中空形状の中に付いてしまう場合にはどんな工具を駆使しても除去できません。このような要因により「金属3Dプリンター」で造形できないと判断せざるを得ないものが出てくるのです。

3Dプリンターは停止しない!

3Dプリンターという言葉の印象からすると、どうしても今事務所にあるような「プリンター」から連想してしまいます。通常の印刷プリンターを思い浮かべれば1000枚でも2000枚でも停止する事無く動いていてくれます。しいて言えば紙の補充くらいですかね。しかし、「3Dプリンター」って止まる事があるんです。もちろん「金属3Dプリンター」も何らかの原因により停止します。よく起こる現象としては、造形物が僅かに歪み、その歪みが金属粉末素材を敷き詰める工程(リコーティング)の際に引っかかり停止する。一度停止した箇所はまた停止する可能性が大きく、再スタートをしたからといって安心できる物ではありません。造形物が安定するまで人が見ていなくてはならない場合もあるのです。

その他にも「金属3Dプリンター」造形チャンバー内の酸素濃度の低下が起きた場合は停止します。原因はチャンバー内の「Oリング」の劣化や酸素濃度を測定するセンサーの破損です。このような場合はメーカー様に交換してもらうまでは動きません。運が良ければその日の遅くに・・運が悪ければ3日ほど「金属3Dプリンター」を動かす事ができない。交換部品はあらかじめ用意した方が懸命です。

誰でも使える「金属3Dプリンター」?

eosint_m_280_1「3Dプリンター」なんてボタン押しとけば誰でもできるんでしょ?? って思われがちです。そういう私も当初は簡単に考えてしました。しかし、想像を絶する戦いが待っていました。始めた当初はサポート材をどう付けたら良いかを悩みました。ただ単に付けても造形は出来るのですが、あとで除去しなくてなりません。除去工程を知らずしてサポートを付ける事は出来ません。次に起こってきた問題は歪みです。なんてことのない、ただの四角い形を造形しても歪みで剥がれてしまったり・・停止してしまったり・・原因はとにかく推測で考えなくてはなりません。造形をしなおしても同じ現象が起きる場合はもう混乱しかありませんでした。メーカー様に聞いても明確な答えは返ってきません。新しい技術だからこそ、このようなことがあるのでしょうね。

マシニングセンタでも旋盤でもそれぞれのノウハウというのが存在するように、金属3Dプリンターにもノウハウが必要です。買ったらすぐに誰でも同じ物が出来てしまうのは残念ながら「夢」のようなお話です。しかし、金属3Dプリンターがもっと普及しソフトの開発が進めば標準化できる部分も増えてくると思います。

まとめ

金属3Dプリンターは思っているより難しい機械です。しかし、第3の産業革命が起きる要素はいくつかあります。それらを見つけ活用するのが一番良いとは思いますが、残念ながらまだそこまでたどり着いておりません。「設計を変える!」この言葉をキーワードしてご活用頂ければ3Dプリンターの存在価値が大きくなります。まずは自由な発想で設計できれば試作までは完了致しますので、取りかかりの活用として十分かと思います。金属3Dプリンターも悪いところばかりではありません。良い部分を伸ばしこの場合はこの工法という明確な物が近い将来でき上がってくるはずです。それまで少しずつでも金属造形に付いて知って頂ければ思います。

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金属3Dプリンターメーカー比較

金属3Dプリンターは既に何社かのメーカー様からリリースされておりますが、「金属3Dプリンター」と一言で片付けしまうのは少し違う気が致します。メーカーによってコンセプトも違えば、スピードや造形品質も違います。それらをここで比較する訳にはいきませんが、各メーカーの金属3Dプリンターについてお話をしてみたいと思います。

松浦機械製作所(http://www.matsuura.co.jp/japan/

松浦機械製作所丁度先日松浦機械製作所にお邪魔してきました。「LUMEX25」「LUMEX Avance-60」を見てきました。国内最大の金属3Dプリンター(粉末造型方式)がリリースされたばかりで注目度No1です。レーザーの出力も1000Wという事で今までの金属3Dプリンターの速度を大幅に向上できる仕様になっています。今まで金型を中心に考えてきましたが新機種のリリースに伴い、部品製作の方も視野に入れているようです。松浦機械製作所の金属3Dプリンターで問題だったのはサポート材を生成するソフトがなかった事です。今現状もCADで図面を引かなければいけないのですが、今後サポート材生成の方にも取りかかるとのお話も聞けましたので今後に注目です。

さて、先日見た感想から申し上げますと600角が造形できる金属3Dプリンターの粉を敷き詰める方式について、若干不安を覚えました。薄く均等に粉を敷き詰める「リコーティング」といわれる動作時にリコーターが付加に負けて暴れながら進んでいたからです。金属粉は暴れたリコーターの動きに合わせて波打っていました。考えてみれば当然の結果でリコーターは固体された片方のネジ?のみで支えられている為先端部には相当な付加がかかっているはずです。改善はされると思いますが不安が残りました。しかし、これだけ大きな金属3Dプリンターがあれば基本的には何がきても対応できそうなサイズです。サイズメリットが注目されるのは当然な事だと思います。

コンセプトレーザー(http://www.concept-laser.de/home.html

conceptlaserこのところ販売台数を劇的に伸ばしているといように聞いております。ラインナップも多いのですが先ほどの松浦機械製作所様より更に横幅造形サイズが大きくなっております。最大800×400×500です。残念ながら日本国内ではあまり見る事は出来ないですが、(地独)山口県産業技術センターにあるので色々お話が聞けるかと思います。以前コンセプトレーザー社の金属3Dプリンターを使っておられた方のお話を聞いていますが、材料開発には非常に向いている設備だそうです。汎用性も高く扱いやすい。この設備を使用して銅の造形もしておられていたので色々な事が出来る金属3Dプリンターなのだと思っています。

金属の焼結の仕方が独特で、ランダムにレーザーを走らせる方式です。それがどのように製品品質(応力)に関わってくるのかは残念ながら情報はありません。それらの比較が今後出来ると良いと思います。丁度とあるプロジェクトで(地独)山口県産業技術センターの方とお話が出来ましたので、弊社設備とコンセプトレーザーとの残留応力の違いを比較できるチャンスが出来そうです。

SLMソリューションズ(http://www.aichi-sangyo.co.jp/products/slm/SLM_500.html

SLM今、弊社が一番注目している金属3Dプリンターになります。何に注目しているかといいますと広い造形範囲はもちろんの事(500×280×325)ですが、その範囲に4っのレーザーが同時に動くという点です。今の金属3Dプリンターの技術では400Wレーザーの方が確立度合いからするとしっかりしております。それが4っ同時に動くなんて・・・素晴らしい。しかもレーザーの搭載は色々選べます。400W+1000Wも可能なので色々な事にチャレンジできそうです。ドイツの金属3Dプリンターのビューローの中にはこのSLMを採用しているところが多いので自由度とスピードに魅力があるのだと思います。

しかし・・パラメーターを構築するにはちょっと難しそうなイメージです。実際には触っていないので詳細はわかりませんがSLMを購入された企業様のお話では中々ご苦労されているとか・・上級者の金属3Dプリンターなのかもしれません。でも気になる1台である事には変わりありません。

3D Systems(http://cweb.canon.jp/3dsystems/lineup/px/

3DSystems昨年たくさん日本国内に設置された金属3Dプリンターの認識しております。弊社の協力企業さまでも使用しておりますが、細かい再現性ではNo1だと思います。特にエッジを必要とする造形品はどの金属3Dプリンターよりも優れています。その理由に金属粉末を敷き詰めた後、ローラーで圧力を加えながら金属粉末の隙間を無くしています。この動作がエッジを奇麗に作る秘訣なのだと思います。また人が金属粉末にあまり触れないようになっていてオートメーション化されています。ただ1つ難点があるとするならば・・・・酸素濃度を下げるまでに時間がかかる事です。構造上仕方のない事ですが・・

装置側のパラメータ設定がオープンであるため、お客さま独自の材料も使用可能になっています。セラミックまで出来てしまうというお話ですが・・パラメーターを教えて頂ける訳ではありません。とにかく独自で開発すべし!ということです。

ソディク(http://www.sodick.co.jp/product/tool/metal_3d_printer/

松浦機械製作所とよく似た構造を持つ金属3Dプリンターです。何回か見させていただきました。金型に特化した金属3Dプリンターになります。専用CADソフトが使いやすいと思います。

EOS(http://www.eos.info/en

eosint_m_280_1弊社が使用している金属3Dプリンターです。初心者に優しい固定パラメーターが搭載されているのが特徴です。お金はかかりますが固定パラメーターは非常に安心できます。世界シェアNo1との事です。使っている感想としては他の金属3Dプリンターを入れていないので詳細はわかりませんが、平均点が高い金属3Dプリンターだと思います。どの分野に強いではなく・・どの分野でもいける金属3Dプリンター。特化しているメーカーには負けるかもしれませんがオールラウンドで平均点以上がとれるイメージです。

問題は他社とは違う固定パラメーターですが・・更にお金をかければパラメーターを触れるようになりますので、新しい金属材料開発や多孔質体なども出来ます。随分まえから日本国内で販売されておりサービス体制が万全なのが嬉しいですね。

 

金属3Dプリンターはどれも同じではありません。価格比較、品質比較、ランニングコスト比較などは少なくともした方が良いです。何がしたい?という事を明確にすると自ずと選ぶ金属3Dプリンターは2機種くらいに絞られてきますので参考にして頂ければと思います。

 

金属3Dプリンターメーカーの熾烈な争い

2013年から現在に至まで日本にも多くの金属3Dプリンターが販売されてきましたが、ここにきてやや飽和状態であると言われています。

その要因はやはり装置の価格。今現在での価格幅も6000万から3億まであります。どの金額をチョイスしても割高感は否めません。

しかし、金属3Dプリンターメーカー(工作機械メーカー)は尚も最新の装置を開発し続け、リリースし続けていますのでここからの争いは熾烈を極める事でしょう。

造形スピードが上がれば今の価格据え置きだったとしても多少メリットは感じます。しかし、問題はそこではなく、投資するに値する設備かどうかが一番でしょう。

日本のユーザーが金属3Dプリンターに求めている事はコストダウン出来るだけでなくスピードも・・・という事になりますから、満足度から言えばまだ限りなく下にいると思います。

医療、航空機などでは今後も一定ののびしろがありますので装置を販売する事も可能だと思いますが、基盤産業となるような企業に飛ぶように売れるようになるにはまだほど遠いのだと感じます。

どんな設備を選定して行くのかは私たち使う側の問題ですが、金属3Dプリンターメーカーも増えてきましたのでご紹介させて頂きます。

EOS    ドイツのメーカーになります。世界シェアー41%を誇る販売実績ナンバーワンの企業です。M100、M290、M400など幅広いラインナップで販売されています。

3D Systems   2013年11月に「Phenix Systems社」を買収し販売し始めた金属3Dプリンターになります。細かい再現性ではNo1の設備です。安全性も優れています。

Concept Laser コンセプトレーザー社もドイツの会社ですが、金型及び試作品製作のバックグラウンドを持っているのメーカーです。汎用性に優れた装置を製作しています。また世界最大の造形範囲。大型部品の試作開発が出来る設備をラインナップに入れてあります。

SLM Solutions 同じくドイツの会社です。複数レーザー搭載という新たな発想でスピードアップを図る装置を製作しております。最大4台のレーザーを搭載可能で量産に活路を。

Arcam   スウェーデンの金属3Dプリンターメーカーになります。レーザーではなくビームを使う装置です。スピードが早く熱歪みが出にくいのが特徴です。

松浦機械製作所 日本の工作機械メーカーでパナソニックの技術を用いて作られた装置になります。マシニングとの合体で日本らしい考えの金属3Dプリンターに仕上がりました。

Sodick     同じく日本のメーカーです。OPMラボラトリーのノウハウを入れて作り込んだ設備になります。松浦同様回転工具で高速ミーリングにより高精度な仕上げ加工を行うことで、積層造形だけでは得られない高品位な形状加工が可能です。

森精機DMG     日本を代表する工作機械メーカーです。2014年11月に金属3Dプリンターをリリース。5軸テーブルでどんな形状にも対応できると!!

マザック  森精機と同じく金属 3D プリンタと融合したハイブリッド複合加工機になります。詳細情報が中々入って来ないです。

アスペクト  レーザーでいて真空で高温造形。今までご紹介した3Dプリンターのいいとこ取りをそした3Dプリンターです。歪みが少ないと言われております。

株式会社東芝 現状の10倍早い金属3Dプリンターの状態の設備ですが着実にスピード向上をなし得ております。2017年末にはリリース予定。

これだけの3Dプリンターメーカーがあったら悩みますよね!!

 

 

 

 

 

 

 

 

ビックサイト3D Printing の競演始まる

スクリーンショット 2016-01-20 13.25.51いよいよ明日から3D Printing 2016が東京ビックサイトで始まります。3Dプリンターのメーカー様や代理店様、またはビューローや国プロまで幅広く出展致します。

最新の技術の展示もあるかと思いますし、樹脂から金属まで色々な3Dプリンターが見れたり情報が集まる展示会になっております。

弊社も小さいながらもブースを構えさせて頂きます。

同時開催で色々な展示会もご覧になれますので是非お越し下さい。

1月27日〜29日、時間は10:00〜17:00までとなっております。

スクリーンショット 2016-01-20 13.24.17

 

金属3Dプリンターのシェア分布

2013年から金属3Dプリンターブームが最高潮に達し色々なメーカーから金属3Dプリンターがリリースされました。もちろん日本も含めてです。

そんな金属3Dプリンターのどのメーカーが支持されているかの表があります。

スクリーンショット 2015-09-21 09.59.09最近日本に入り始めた「SLM」ってまだまだシェアが低い事がわかります。

また3DSystemが買収した「Phenix」もそれほどシェアーを持っていませんでした。

どのメーカーの金属3Dプリンターもいい所と悪いところがありますし、何をやりたいかによって向き不向きがあるので一概にこのシェアを鵜呑みにする事は出来ませんが、圧倒的にEOSの支持率が高いです。

その1つの理由にパラメーター開発をしなくても良い標準パラメーターと言われるものがあるからだと思います。

もし、私たちがパラメーターを自分で開発しなさいと言われたら・・・・正直無理です。。。。

EOS以外の金属3Dプリンターはオープンパラメーターなので自社で開発する事ができる使用になっています。汎用性が高く新たな材料の開発には向いていますが、それには莫大な時間とコストがかかります。

実験装置ではなく、生産設備と考えるならEOS と支持されたのかもしれませんね。

今後日本の金属3Dプリンターがどのように開発され、どのようなニーズに応えて行けるかわかりませんが、ヨーロッパ勢に勝てる金属3Dプリンターの開発が急がれますね。

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金属3Dプリンターメーカー選び

金属3Dプリンターは紙のプリンターと違いメーカーにより様々な違いがあります。

何を基準に金属3Dプリンターを選んだ方が良いかを解説します。

ひとえに金属3Dと言ってもスピードも違えば品質も違います。まずはこの違いをしっかり見極める必要があります。一番わかりやすいのは同じモデルをそれぞれの金属3Dプリンターで造形する事です。各メーカーさんはプリンターを買う前提のベンチマークはやって頂けるはずです。その際必ず造形時間を聞くと良いでしょう。出来上がったベンチマーク品を並べて造形の肌面の品質と寸法精度も測定する事をお勧め致します。

スピードと品質はわかりました。次に何を見るべきか・・・

それはサービス体制です。より実績を持ったメーカーの方が壊れた場合の対応と造形時の相談等にも乗って頂けるので非常に重要です。

価格も重要な要素ですが、それはスピードや品質も含めた考え方をした方が良いと思います。安いけど遅かった。。などの声もよく聞きます。

他にも注意しなければいけないことがあります。金属3Dプリンターは酸素置換をする場合が殆どですが、その置換時間はメーカーによってバラバラです。長ければそれだけ無駄な時間が多いと言えます。

次に、停止する回数。 金属3Dプリンターは停止しないと思っている企業様が多いと思いますが停止します。停止回数が多くて造形が進まない構造や方法もあるので是非注意して頂きたい。

もう1つ重要な項目があります。それはレーザーに関わる事です。が・・・残念ながらここではお話しできません。

よく勉強しなければ金属3Dプリンターの細かい部分はわかりませんので、是非参考にして下さい。

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金属粉末メーカーによってはクラックが入る

同じ金属を違うメーカーがガスアトマイズしても、金属3Dプリンターではうまく造型できない場合があります。

それは出来上がった金属粉末材料が公差のどのレンジに入っているかにも左右されるからです。公差ギリギリの金属粉末材料では巣が出来たり、クラックが入ったりします。

安いから・・・という理由でうかつに金属粉末材料を変えてしまうのはリスクが伴うということです。それほど金属3Dプリンターってシビアな条件が揃っているんですね。

金属粉末材料を変える際はパラメーターも変える必要が出てくるのですが、パラメーターも実は170種類ほどあるようでどのパラメーターをどれだけ動かすべきかは難しいので時間がかかります。パラメーターを変えたら密度や強度の検査も多数取る必要がありますので、多大なコストがかかり安い金属粉末が良かったのか悪かったのか一時的にはわかなくなりそうです。

万が一品質不良が発生した場合、粉が悪かったのか・・パラメーターが悪いのか・・レーザーの出力が落ちたのか・・わからなくなるのは私たちが一番恐れるところですね。

1つでも原因の追求箇所が少ない方が問題は早く解決します。

金属3Dプリンターの購入が相次いでいますが、注意すべき点を整理して各メーカーにアプローチしたほうが良さそうです。

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