3Dプリンティング技術が投資鋳造にもたらす利点
パート1. インベストメントキャスティングとは何ですか？
「鋳造」 は、液体材料（例：溶融金属）を通常は型に注ぎ込み、望ましい形状の中空空洞（例： 工 形状）を含む型に流し込み、固化させる製造プロセスです。固化した部品（金属 工 ）は、その後取り出され、製造者が求める製品となります。
「インベストメント」は「投資する」の名詞形で、辞書で調べると9つ以上の意味があります。最も一般的な「投資する」の意味は経済行為としてお金を使うこと（株式市場に投資して利益を得るなど）ですが、鋳造製造の文脈では「覆う、包む、包み込む」という意味になります。
インベストメントキャスティングのプロセスでは、まずアイテムのワックスパターン（例：ワックス製の指輪）を作成します。ワックスリングをボルトに組み立て（そのためワックスツリーのように見えます）、そのワックスツリーを耐火材料でコーティングまたは「インベスト」して閉じたシェルを作り、そこに溶融金を注いで望ましい部品（金の指輪）を形成します。このインベストメント材料は通常、液体石膏です。石膏プラスターの特性—高い融点と熱衝撃に対する耐性—はインベストメントキャスティングプロセスに理想的です。
▲3Dプリントされたワックスリング（左）＆ワックスツリーの作成（右）
▲ワックスツリーを容器に入れ、液体石膏プラスターでインベストメント
石膏プラスターシェルが高温で硬化すると、シェルを逆さまにしてワックス製のリングを溶かして排出し、石膏プラスターの型を残します。次に溶融金をこの石膏型に注ぎ、最終的な金の指輪を作ります。これがインベストメントキャスティングがロストワックス鋳造とも呼ばれる理由です。
インベストメントキャスティング産業は、航空宇宙（タービンブレード、エンジン部品）、医療分野（股関節/膝のインプラント）、産業機械（複雑なギアやレバー）、ジュエリーやアート産業（指輪、ブレスレット）で金属部品製造に重要な役割を果たしています。インベストメントキャスティングと3Dプリントはどのように関連しているのでしょうか？
パート2. インベストメントキャスティングは3Dプリント技術からどのように恩恵を受けるのか？
インベストメントキャスティングは、ワックスパターン作成の準備段階で3Dプリント技術から恩恵を受けています。3Dプリント技術はワックスパターンの迅速な生産に対応します。
ワックス材料を供給し、そのようなワックス3Dプリンターは一度に複数のワックスリングを直接プリントアウトします。手順は以下の通りです：
① コンピューター上でワックス3Dモデルをデジタル設計 ---> ② 3Dプリント ---> ③ 多数のワックスリングを同時に完成
対照的に、従来のワックスパターン作成方法ははるかに複雑です。手順は以下の通りです：
① 職人が手作業で金属リングのサンプルを作成 ---> ② コーティングしてシリコン型を作成 ---> ③ 液体ワックスをシリコン型に注入してワックスリングを作成 ---> ④ 同じ工程を繰り返して2個目のワックスリングを作成 ---> ⑤ さらに多くのワックスリングを作成...
従来のプロセスでは、ワックスリングパターン作成の最初のステップは、製品サンプルとして人が手作業で金属リングパターンを作ることです。このステップは特に複雑なデザインの場合、非常に時間と労力がかかります。金属リングサンプルが準備できた後も、ワックスツリーに使うワックスリングの束を得るまでに多くの工程が必要です。
インベストメントキャスティングと3Dプリントの比較では、新しい3Dプリントワックスパターン作成方法では、サンプルモデルをコンピューターソフトで作成します。これによりコストと手作業を削減できるだけでなく、作業結果をデジタルで保存できます。次回のワックスパターン作成時にゼロから始める必要はありません！さらに、3Dプリント技術を使う場合、ワックスパターンは一つずつではなく、同じプレート上で同時に3Dプリントされます！
▲3Dプリントされたワックスリング
パート3. インベストメントキャスティングのための3Dプリントの産業ユーザーストーリー
インベストメントキャスティングが3Dプリント技術からどのように恩恵を受けるかを理解したところで、中国のインベストメントキャスティング鋳造所がFlashforgeのワックスジェット3Dプリンターを使って3Dプリントから金属鋳造を迅速に実現した実例を見てみましょう。
江陰エイバープレシジョンキャスティング株式会社は、20年以上インベストメントキャスティングに従事する中西合弁企業です。様々な分野の顧客に精密鋳造サービスを提供し、設立以来、世界中のパートナーから高い評価と推薦を受けています。
エイバーの精密インベストメントキャスティングにおける課題
2023年初頭、エイバー社は食品機械の顧客から2週間以内に40個のステンレス鋼部品鋳造の注文を受けました。従来の成形方法を使うと、ワックス部品パターンの作成に約2週間かかります。石膏シェル作成と金属鋳造の時間を加えると、納期を大幅に超えてしまいます。顧客の注文要求を2週間以内に満たすため、エイバー社はFlashforge 3Dプリントサービスセンターに連絡しました。
エイバー精密鋳造のための迅速な3Dプリントソリューション
エイバーからのワックス部品プリントの依頼を受け、Flashforgeはワックス3Dプリンター2台 - WaxJet 400 - を割り当てて印刷作業を開始しました。Flashforgeワックス3Dプリンターの長時間連続3Dプリント性能により、40個のワックス部品は18時間で完成しました（当日午後5時から翌日午前11時まで）。一連の迅速な後処理作業の後、40個の完成したワックス部品パターンは翌日正午に無事発送されました。要するに、Flashforgeは24時間以内に3Dプリントを完了し、ワックス部品パターンをエイバー社に納品しました。Flashforgeは詳細な3Dプリントソリューションを提供し、鋳造用の3Dプリントモデルを提供しました。
エイバーはワックス部品パターンでインベストメントキャスティングを開始
ワックス部品パターンを受け取った後、エイバーの作業者はコーティングと石膏プラスターシェルの作成を開始しました。その後の鋳造は全体の期間のごく一部を占めます。2日半後、エイバーは鋳造を完了し、ステンレス鋼部品を顧客に納品し、予定期間を丸々1週間短縮しました。
① 石膏コーティング用のワックスツリー組立
② 石膏プラスターシェルへの液体金属鋳込み
③ 完成した食品機械用金属部品
エイバー社が3Dプリント技術から得たメリット
Flashforgeは印刷注文を受けてから完成した鋳造可能なワックスパターンを発送するまで1日未満でした。従来の鋳造方法と比べて、インベストメントキャスティング用の3Dプリントワックスパターンは多くの利点があります。モデリングソフト上で機械部品をリアルタイムでトリミング・調整できるため、エンジニアは部品モデルの迅速な検証が可能です。数時間以内に新しい物理部品モデルを修正・3Dプリントできる一方、従来のプロセスでは機械部品サンプルの型を再調整・再作成するのに数日かかります。これにより時間とコストが削減されるだけでなく、企業は即座に反復・変更ができ、耐障害性が大幅に向上します。
インベストメントキャスティングと3Dプリントの比較では、3Dプリントのスピードによりインベストメントキャスティング企業はより短期間で注文を完了でき、生産需要により効率的に対応できます。これはエイバーが実際に体験したことで、完成した鋳造製品を2日半で顧客に納品し、期間を丸々1週間短縮しました。
もちろん、 エイバー社からFlashforgeへの好意的なフィードバックもありました。「納品を受け取った時、あまりに速すぎてワックスパターンだとは思いませんでした」とエイバーの担当者は言いました。「インベストメントキャスティングのための3Dプリントは以前から聞いていましたが、接触する機会はありませんでした。今回はFlashforgeの3Dプリントサービスを利用し、体験しました。便利で速く、期待以上でした。」
パート4. インベストメントキャスティングに適したワックス3Dプリンターについて
Flashforge WaxJet 400 3Dプリンター はインベストメントキャスティング業界のために生まれました。以下の特徴で3Dプリントがインベストメントキャスティングにどのように役立つかを証明しています：
- ワックスパターンの迅速かつ効率的な生産を実現。
- インベストメントキャスティング企業がより短期間で注文を完了できるようにする。
- コストと労力の節約。
- 複雑で精巧なワックスパターンの作成を可能にする。
- デジタル設計と保存により、設計の簡単な修正と再利用を可能にする。
- 複数パターンの同時プリント。
- 設計変更に対する耐障害性の向上。
▲Flashforge Waxjet 400
Flashforgeのワックス3Dプリンターの導入は、中国南部のインベストメントキャスティング鋳造所の生産ラインにおいて業界の大きな前進を示しています。インベストメントキャスティングと3Dプリント。ワックス3Dプリント技術により、FlashforgeはWaxJetシリーズで確実に飛躍を遂げました。特にWaxJet 400は、印刷を3倍にするトリプリントヘッド機能を備え、性能と効率で際立っています。これはインベストメントキャスティング業界にとって非常に価値のある資産となっています。
この革新的な3Dプリント技術を活用したいインベストメントキャスティング鋳造所の方は、ぜひ お問い合わせ ください。3Dプリントは単なる良い選択肢ではなく、インベストメントキャスティング業界にとってゲームチェンジングな投資であると私たちは確信しています。
