マインドマップギャラリー 積層造形エンジニアリング
光造形技術 (SLA)、積層固体製造技術 (LOM)、溶融堆積モデリング技術 (FDM)、選択的レーザー焼結技術 (SLS)、選択的レーザー溶融技術 (SLM)、および電子ビーム選択的溶融技術 (EBSM) を含む、レーザーエンジニアリングネットシェーピング技術(LENS)など
2024-12-10 22:29:44 に編集されましたFind a streamlined guide created using EdrawMind, showcasing the Lemon 8 registration and login flow chart. This visual tool facilitates an effortless journey for American users to switch from TikTok to Lemon 8, making the transition both intuitive and rapid. Ideal for those looking for a user-centric route to Lemon 8's offerings, our flow chart demystifies the registration procedure and emphasizes crucial steps for a hassle-free login.
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積層造形エンジニアリング
光造形 (SLA)
原理
プロセス原理: 光エネルギーを使用して液体樹脂材料を固化させ、光エネルギーの形状を制御して樹脂を一層ずつ固化し、必要な三次元固体部品に積層します。
露光方式
表面露出
ブラックアウトマスク方式
デジタル光処理技術(DLP投影方式)
液晶ディスプレイ (LCD)
点露光
光造形 (SLA)
一般的なスキャン方法
X.Y軸スキャン方式:広い造形範囲、低速
ガルバノメータースキャン方式: 成形範囲が狭い、速度が速い、コストが高い
材料
要素
光開始剤: 紫外線エネルギーを吸収し、重合反応を開始します。
オリゴマー: 硬化後の特性を決定する材料の大部分。
モノマーの希釈: 粘度を調整し、硬化反応にも関与し、硬化膜の性能に影響を与えます。
硬化膜は硬化した材料の各層です
その他の材質:用途に応じて追加
成形可能かどうか、つまり成形後の形状や寸法精度
自然の要件
可視光下では重合反応が起こらず、硬化前は安定した性能を発揮
低粘度
良好な感光性
硬化収縮が小さい
硬化後は、高い機械的強度、耐食性、良好な熱安定性を備えます。
低毒性
分類
フリーラジカル光硬化性樹脂
カチオン光硬化樹脂
ハイブリッド感光性樹脂
機能性感光性樹脂
システムハードウェア構成
レーザー (320nm-370nm)
光学系
スキャニング照射装置
積層オーバーレイ固化成形システム
設備構成
レーザーおよび検流計システム
プラットフォーム昇降システム(スクリュードライブ)
液体貯蔵タンクと樹脂処理システム
制御システム
プロセス
光路
環境
樹脂塗布装置(スキージ)
積層固体製造技術(LOM)
職人技
原理: シートは層ごとに切断され、積み重ねられて形成されます。
材料に限りがあるため、現在申し込みは少ないです
塗装工程
塗装形状
均一タイプ:スリットスクレーパー使用
不均一タイプ(応力集中を軽減できるが、装置が高価)
ストライプ
粒子
膜厚:接着強度を確保しながら可能な限り薄くする
材料
紙素材
本体:耐湿性、濡れ性良好、引張強さ、収縮率、剥離性良好、磨きやすい、表面平滑、安定性
ホットメルト接着剤
良好なホットメルト冷却特性
繰り返しの溶融および凝固条件下でも良好な物理的および化学的安定性を維持します。
溶融状態では塗工性が良く、紙材料との均一性が良好です。
紙に対する十分な接着強度
廃棄物の分別が良好
プラスチックフィルム
金属箔
装置
機械系:多軸小型レーザー加工装置
本体:取付、固定アクチュエーター
レーザースキャニングシステム
検流計は最も広範囲をスキャンします (高精度と効率)
レーザー(迷光)
ビームエキスパンダー(ビームエキスパンダーコリメーション)
ダイナミックフォーカスレンズ
検流計
材料供給装置: 方向性、定量性、張力搬送、故障警報
ホットプレスラミネート装置
排気・排煙装置:グリーンクリーニング
コンピュータ制御システム
レーザ
クーラー
後処理
スクラップ剥離
手剥き:紙ストック
加熱剥離: 高温でワックス支持構造を溶かします。
ケミカルピーリング:化学溶液がサポート構造を溶解します。
修理、磨き、磨き
表面処理:性能や寿命を向上させるために塗料などでコーティングすること
メリットとデメリット
利点: 効率が高く、コストが低く、材料が安い、セクション全体をスキャンする必要がない、サポートを考慮する必要がない
短所:積層方向の引張強度が低い、水分を吸収して変形しやすい、手作業で廃材を剥がす必要があり時間と労力がかかる、加工時に変形しやすい、表面に段差模様があるワークの
用途:重量構造部品モデル、外観モデル、砂型鋳造ラピッドモールドマスター、製靴業界など。
溶融堆積モデリング (FDM)
職人技
原理: フィラメント状または粒状のホットメルト材料を加熱して溶かし、ノズルから押し出し、層ごとに形成します。
プロセス
前加工→試作→後加工
試作:3Dモデリング→プロセスパラメータ策定
材料
成形材料
単一成形材料 (広く使用されている): ABS、PLA、PEEK、パラフィン、ナイロン、TUP、PC、PPSF
複合成形材料(あまり普及していない):マトリックス材料(ワックス、プラスチック)、強化材料(金属粉末、セラミック粉末など)
温度変化によりガラス状態→高弾性状態→粘性流動状態(押出に適した状態)となります。
サポート材: 表面を傷つけることなく、成形品から簡単に取り外すことができます。
水溶性支持体の場合は、石鹸水を使用できます。
性能要件: より広い融点-酸化点温度範囲
高分子材料の熱物性
熱的特性: 熱伝導率
レオロジー特性: 溶融粘度
溶融堆積プロセスでは、加熱チャンバーの温度とワイヤの送り速度を適切に一致させる必要があります。
温度の上昇とともに減少
圧力の増加とともに増加
せん断速度が増加すると減少します(分子間の距離が増加し、力が減少します)
システムと機器
ノズル
最も複雑な
プランジャーノズル
シルク素材
スクリューノズル
シルク素材
顆粒
移動機構
ワイヤ送給機構
オーバーフローノズルの構造
暖房システム
メリットとデメリット
アドバンテージ
ランニングコストが低い
豊富な成形材料
環境に優しい
後処理が簡単
卓上で製作可能(普及しやすい)
欠点がある
成形精度が低い
成形速度が遅い
Z方向の強度が低い
サポート材が必要であり、大きな部品は反りや変形が起こりやすくなります。
フォーミングエラー
原理
成形システムに起因する
成形テーブルエラー
同期ベルト変形異常
位置決め誤差
STLファイル変換エラー
層化処理エラー
職人技
材料の収縮によって引き起こされる
成形プロセスのパラメータ設定に起因する
電線出口幅
ノズル温度
充填速度と押出速度の相互作用
塗りつぶしスタイル
ノズルの起動・停止応答によるもの
後処理
サポートの除去が原因
後硬化・表面処理プロデュース
選択的レーザー焼結技術 (SLS)
米国は1986年に発明し、1988年に最初の機械の開発に成功した。
職人技
原理
粉末材料はレーザー照射下で焼結され、コンピューター制御下で一層ずつ積層されます。
固相焼結
セラミックや金属の粉末に最適
化学焼結
例: アルミニウム粉末を窒素中で焼結し、窒化アルミニウムをバインダーとして使用できます。
液相焼結と部分溶融
溶けた部分を接着剤として使用
完全に溶けた
金属部品の密度が最も高い
レーザー焼結機構
粘性流焼結機構 ~ ポリマーに最適
粉末粒子の表面張力 ~粘性流焼結の駆動力として
粉末粒子間の焼結ネックの成長速度は、材料の表面張力に正比例し、粒子半径と溶融粘度に反比例します。
後処理
高温焼結: 気孔を減らし、性能を向上させます。
熱間静水圧プレス:加熱とプレス
ディップ: 液体金属への浸漬
含浸:液体非金属含浸
プロセスパラメータの影響
レーザーエネルギーとスキャン速度
予熱温度と粉末層の厚さ
充填間隔は強度に影響します
層の厚さは強度に影響します
材料
各種粉体
高分子材料
金属ベースの粉末
バインダー➕金属粉末~脱脂、高温焼結、金属浸透処理が必要
低融点金属粉末➕高融点金属粉末
コーティングサンド材質:熱硬化性樹脂珪砂
材料特性
粒径
粒度分布
粒子の形状
コアデバイス
レーザ
検流計走査システム
粉体供給システム
成形室
ガス保護システム
予熱システム
アドバンテージ
豊富な成形材料
高い材料利用率
シンプルなプロセス、サポートは不要
幅広い用途
選択的レーザー溶融技術 (SLM)
職人技
原理
高エネルギーのレーザー光線を使用して金属粉末を完全に溶かし、その後急速に冷却して凝固させることで、高密度、高精度の冶金学的に接合された金属部品が得られます。
SLSプロセスの原理は同じですが、ファイバーレーザー(高出力)を使用して金属粉末を完全に溶解し、形状を整えます。脱脂、二次焼結、浸透処理は必要ありません。
SLMテクノロジー
レーザーエネルギーの供給
低エネルギーで予熱に最適
過剰なエネルギーは成形部品に損傷を与える可能性があります
光エネルギー吸収率
吸収率の高いチタンベース、鉄ベース、ニッケルベースの合金に最適
溶融プールの安定性
適切なレーザースポットサイズ
大きすぎる:溶融池のサイズが大きく、より多くの粉末が入り、不安定性が増加します
小さすぎる: エネルギーがガス化するには高すぎるため、イオンの流れが溶融池に影響を与えます。
粉体特性
充填特性: 粉体層の気孔率 ~ 粒子の真球度と負の相関関係
粒度分布
流動性:真球度が高いほど流動性が高く、密度が高くなります。
酸素含有量:多すぎると溶液の濡れ性が低下し、剥離やクラックの原因となります。
プロセス
材料の準備
作業室の準備
モデルの準備
部品加工
部品の後処理
成形材料
元素粉末
混合粉
プレアロイ粉末
レーザーエネルギーの吸収率が高い金属粉末
装置
主要な機械構造
レーザー(ファイバーレーザー)
光伝送システム
制御システム
ソフトウェアシステム
メリットとデメリット
アドバンテージ
豊富な成形材料
微細な粒子、均一な構造、優れた機械的特性
高密度
高い成形精度
欠点がある
反り変形、球状化、ポア、クラック等の欠陥が発生しやすい
成形可能な部品のサイズには制限がある
複雑なプロセスパラメータ
技術や設備はほとんど外国に独占されている
高出力レーザー
高精度検流計システム
電子ビーム選択溶融技術 (EBSM)
職人技
原理
電子ビームを熱源として使用し、真空条件下で金属粉末を溶解、固化、堆積させます。
パラメータ
電子ビーム電流
加速電圧
ラインスキャン速度
フォーカス電流
走査線の間隔
層の厚さ
プロセス
成形材料と準備
材質には、ステンレス鋼、チタン、チタン合金粉末、アルミニウム合金、銅合金、その他の金属粉末が含まれます。SEBM チタン合金は最も研究されている合金です。
準備方法
プラズマ回転電極アトマイズ法とガスアトマイズ法
真球度良好、流動性良好、酸素含有量が少なく、粉吹きやすい
水素化脱水素化
不規則な形状、流動性が悪く、安定していて崩れにくいが、酸素含有量が高い
通常、2つの粉末を混合する方法が使用され、総合的な性能が向上します。
装置
電子銃システム
電子銃
ゲート
フォーカシングコイル
偏向コイル
真空システム
制御システム
ソフトウェアシステム
メリットとデメリット
アドバンテージ
高いエネルギー密度と出力
反射がなく、高いエネルギー利用率
成形品は高密度で優れた性能を発揮します
速くて効率的
汚染が少ない
欠点がある
高い
電子ビームの集束効果が弱く、精度と品質が若干劣ります。
粉吹きの問題が発生する可能性があります
解決
複合粉末を使用して流動性を低減
パウダーベッドを予熱する
ベースプレートを予熱します
電子ビーム走査方式の最適化
成形部品のサイズは限られており、プロセスパラメータは複雑です。
開発動向
材料
技術的側面
成形設備
レーザー加工ネットシェーピングテクノロジー (LENS)
職人技
原理
成形された金属粉末は、粉末供給装置およびノズルを介してレーザーによって形成された溶融池に送られ、基板の表面に堆積し、固化して堆積層を形成します。
プロセス
モデルの準備
材料の準備
給餌プロセス
部品加工
部品の後処理
パラメータ
粉末の形態
ピックアップ率
レーザーエネルギー
成形材料
考慮事項
梱包特性
粒度分布
粒子の形状
流動性
酸素含有量
レーザーの吸収率
鉄、ニッケル、チタン合金、その他の粉末
異なる粒径の混合
装置
レーザーシステム
CNCシステム
粉体供給システム
雰囲気制御システム
フィードバック制御システム
メリットとデメリット
アドバンテージ
優れた組織性と性能を備えた素材
素早く、材料を節約
複雑な構造の部品を直接製造可能
幅広い材質
高融点金属の加工が可能
修理可能な部品
欠点がある
冶金学的欠陥がある
体積収縮
粉爆発
微小亀裂
残留応力
成形精度が低い
コーナー位置やカンチレバー構造の形成が難しい
粉末原料は高価です
応用
勾配機能性材料:組成、構造、特性に過度の勾配を持たせた先端材料
素早い金型製作
開発の方向性
職人技
材料
レーザーコーティング工程のリアルタイム観察技術
成形効率
3次元印刷技術(3DP)
プロセス原理
微小液滴噴射の原理に基づいて、ノズルを使用して液体バインダーを選択的に噴射し、離散粉末が経路に従って層ごとに付着および堆積されます。
硬化方法
物理的硬化: 溶剤が蒸発して接着ネックを形成します。
化学硬化: 化学反応が起こります。
接着方法
水分補給
有機バインダー:金属粉末、セラミック粉末、樹脂(除去しやすい)
無機バインダー:酸性粉末シリカゾルを添加(ゲル反応、除去困難)
溶剤法
金属塩法
成形材料
基材
金属粉
セラミックパウダー
鋳物砂
ポリマー、石膏
接着剤
素材を追加する
装置
インジェクションシステム
連続スプレー:アレイノズル
オンデマンドでスプレーする
熱発泡タイプ
微小電圧タイプ
粉体供給システム
モーションコントロールシステム
環境制御システム
ハードウェアシステム
ソフトウェアシステム
メリットとデメリット
アドバンテージ
低コスト
豊富な成形材料
サポートを追加する必要はありません
高い成形効率
カラフルな印刷が可能
欠点がある
初期成形品は強度が低い
成形精度が低い
ノズルが詰まりやすい
応用
鋳物砂型の製造
機能性部品の製造
救急医療
製薬工学