金属3Dプリントのためのサクショングリッパーデザインの最適化

お客様が選んだ素材はアルミニウムでした。アルミニウムは、プラスチックに比べて耐摩耗性に優れ、かつ軽量です。また、表面が滑らかでクリーニングがしやすいという特徴もあります。生産中のグリッパーを清潔に保つこと、そしてそれが簡単に維持できるということはお客様にとって重要なことでした。さらに、アルミニウムは経済的にも、高価値で少量生産の中小規模の部品に非常に適しています。

お客様からマテリアライズに依頼があったのは、AM用のデザインを自社開発した後でした。マテリアライズのデザイン＆エンジニアリングチームは、すぐにそのデザインはさらに改善することができると考えました。お客様自身の設計ですでに大幅な軽量化が実現していましたが、元々の製造方法に比べて製造コストが高くなっており、内部の溝が空力的に最適化されていませんでした。

お客様の承諾をうけ、当社のエンジニアはデザインをさらに最適化する作業に取り掛かりました。再設計にはシーメンス社のNX Realize Shapeモジュールを使用し、自由な形状のモデリングを可能にしました。また、Materialise Magicsを使用して、3D造形に適した形状へと最適化しました。選択したコンポーネントの向きで、必要なサポート領域をすべて表示できるプレビュー機能を使用し、パーツ内部にサポートが立たないようにしました。デザインチームは、サポートの数をさらに少なくし、グリップエリアの接触面の品質改善のために、設置スペースに部品を配置しました。また、新しい設計では、グリップポイントの真空度を均一にすることが不可欠で、円筒形のボディの吸引をより確実にしました。

次にMaterialiseのエンジニアリングチームは、壁圧の差をできるだけ少なくし、応力のかかる部分を減らしました。応力は外観だけでなく、最終的なパーツの機械特性にも悪影響を及ぼすため、これは重要なことでした。

このようにして、パーツの総体積と重量を必要最小限に抑えることに成功しました。金属3Dプリントでは、金属の切削加工とは異なり、未使用の材料を回収して再利用することができることから、材料費に大きな影響をもたらします。必要な材料コストは、パーツ自体とサポートのみです。また、パーツの重要な役割ではない領域へのサポート生成とその数を少なくすることも、後処理にプラスの効果を与えます。時間と労力をかけずにサポートを取り除くことができるのです。最終的には、必要な後工程は組み立てのためのネジ山を切断するだけでした。

お客様のオリジナルの3Dプリントモデルと比較して、時間とコストの面でさらなるメリットがありました。各ビルドの造形パーツ数が28個から46個に増やすことができました。パーツを新しい形状にしたことで、ビルドプラットフォーム上での配置が大幅に効率化され、１パーツあたりの価格にも好影響を与えています。