3D Sparkソフトウェアのツールを用いて、チームは製造コストに影響を与える様々な要因を分析しました。部品固有の要因もあれば、プロセス固有の要因もあります。例えば、サポート材を最小限に抑え、造形可能な面積を最大化するように部品を配置するといった要素です。
これらのツールは、ヒンジにかかる力をシミュレーションすることで、影響の少ない材料を取り除くことができます。これにより、35%の重量削減が実現します。材料の使用量が少ないということは、プリント時間の短縮にもつながり、さらなるコスト削減につながります。
正直なところ、彼らがやっていることは3Dプリントに関わる人にとって目新しいものではないはずです。部品を合理的に配置するのは理にかなっています。3Dプリントや従来型の製造において、廃棄物が除去されているのを私たちは見てきました。最も興味深いのは、この最適化を自動化するツールを使うことです。このソフトウェアの価格は不明で、趣味の3Dプリント市場をターゲットにしていないと推測しています。しかし、何ができるのか疑問に思っていたところ、膝に潤滑剤を塗り、市販のソフトウェアでモデリングすれば、同様の結果が得られるのではないかと考えています。
理論的には、有限要素解析を実行できるツールであれば、除去すべき材料を特定できるはずです。自動車メーカーが3Dプリンティングを活用していることに気づいています。
「ヒンジにかかる力をシミュレートすることで、これらのツールは大きな影響を与えない材料を削り取ることができます。私はエンジニアではありませんが、これを読んで有限要素解析のことだと気づきました。そして、最後から2番目の文であなたのことを知りました。言及されていましたね。もちろん、自動車メーカーは既にそうしています。どのように比較するのでしょうか？このモデルは、通常使用時だけでなく緊急時にも力を発揮するのでしょうか？」
エッジ、谷、フィレット加工には、加工時間と工具の摩耗が必要です。追加の工具交換が必要になる場合もあり、異なる面を加工する場合は、複数のポケットを形成できる向きにするために、部品を加工して再取り付けする必要がある場合もあります（ただし、適切な工具を全周に装着できる場合）。
より自由度の高い機械を使用して部品を最適な角度に回転させることもできると思いますが、コストはどれくらいかかるのでしょうか?
3D プリントには通常、このような形状の制限がないため、複雑な部品も単純な部品と同じくらい簡単に作成できます。
一方、従来の切削加工の利点は、材料が等方性になりやすく、どの方向にも強度が均一であること、そして内面に平坦部がないため焼結不良による接合不良を心配する必要がないことです。また、圧延機（安価な工程）を通すことで、良好な結晶粒構造を得ることも可能です。
すべての3Dプリント方法には形状の制限があります。SLM（Serial Motion Lens）の一部でも同様です。SLMの等方性はそれほど重要ではないと思われるかもしれませんが、日常的に使用される機械とプロセスは、非常に安定した結果をもたらします。
しかし、価格設定そのものは別の問題です。航空宇宙産業において、3Dプリンティングで真の競争力を実現するのは困難です。
航空宇宙産業は、金属3Dプリントのコストを正当化できる数少ない分野の一つと言えるでしょう。初期製造コストは航空宇宙製品のコストのごく一部に過ぎず、重量は非常に重要なので、その用途は容易に見つけることができます。複合材部品の品質保証にかかる莫大なコストと比較すると、熟練した造形プロセスと重要な寸法検査は、真のコスト削減と画期的な新風をもたらすことができます。
最も分かりやすい例は、今日のロケットエンジンで使用されているあらゆる部品です。複雑なパイプラインにおける品質上の問題箇所を多く排除し、リターンラインの損失と重量を削減できます。エンジンノズルの一部は3Dプリントされていると思います（スーパードラコでしょうか？）。ボーイング社の旅客機に何らかの金属ブラケットが3Dプリントされているというニュースを漠然と覚えています。
海軍の新型妨害装置やその他の新開発製品には、3Dプリントされたブラケットが多数使用されている場合があります。トポロジー最適化された部品の利点は、強度解析が設計プロセスに統合され、疲労解析が直接連携されていることです。
しかし、DMLSのような技術が自動車業界や製造業で本格的に普及するには、まだ時間がかかるでしょう。重量はそれほど重要ではありません。
この技術が特に有効な用途の一つは、油圧／空気圧マニホールドです。シュリンクラップ用の湾曲したチャネルやキャビティを形成できるのは非常に便利です。また、認証取得のためには100%の応力試験を実施する必要があるため、大きな安全係数は必要ありません（いずれにしても応力はかなり高いです）。
問題は、多くの企業がSLMプリンターを所有していると自慢するものの、その使い方を知っている企業がほとんどいないことです。これらのプリンターはラピッドプロトタイピングにしか使用されず、ほとんどが使用されていません。この分野はまだ新しいと考えられているため、プリンターは牛乳のように急速に減価償却され、5年以内に廃棄される見込みです。つまり、実際のコストは非常に低いかもしれませんが、生産ジョブに対して適正な価格を得るのは非常に困難です。
また、印刷品質は材料の熱伝導率に左右されます。つまり、アルミニウムは表面粗さが粗くなりやすく、疲労性能に悪影響を与える可能性があります（ただし、マニホールド設計で疲労性能が考慮されている場合は、アルミニウムは必ずしも必要ではありません）。また、TiAlV6は印刷品質が優れており、ベースグレード5よりも強度特性に優れていますが、アルミニウムは主にAlSi10Mgとして提供されており、これは最も強度の高い合金ではありません。T6は同材料の鋳造には適していますが、SLM部品には適していません。Scalmaloyも優れた材料ですが、ライセンス取得が難しく、提供している企業はほとんどありません。薄肉の場合はTiを使用することもできます。
ほとんどの企業は、印刷された部品を加工するために、大金と20個のサンプル、そして最初の子供を必要とします。機能的には、何年もかけてロバと小銭を費やして作られた機械加工の鋳物と本質的に同じですが、印刷された部品は魔法のようで、顧客は彼らが潤沢な資金を持っていると考えています。また、AS9100認証を取得している企業は、一般的に仕事に困ることがなく、長年続けてきた仕事を楽しんでおり、そこから利益を得られることを確信しています。しかも、飛行機事故の責任を問われることなく、仕事を続けられるのです。
航空宇宙産業はSLM部品の恩恵を受けることができ、実際に恩恵を受けている企業もいくつかありますが、業界やサービスを提供する企業の特性は70年代にとどまっており、状況はやや複雑になっています。唯一本格的な進歩が見られるのはエンジンで、プリンテッド燃料インジェクターが普及しています。私たち個人としては、ASMLとの供給争いは厳しい戦いだと感じています。
ステンレス鋼製 3D プリント用排気管 P-51D。https://www.3dmpmag.com/article/?/powder-bed-systems/laser/a-role-in-military-fleet-readiness。
加工コストに関連するその他の要因としては、剥離や蒸発によるクーラント損失の管理が挙げられます。さらに、切削片は処理する必要があります。量産において切削片を少しでも削減できれば、大幅なコスト削減につながります。
これはしばしばトポロジー設計と呼ばれ、ご想像のとおり、FEA の上にさらに高度な解析を施すものです。ツールがより使いやすくなったことで、ここ数年でようやく本格的に普及し始めました。
Fraunhofer の名前を見ると、それは特許取得済みであり、メーカー コミュニティは長期間にわたってその使用を禁止されます。
言い換えれば、保証期間が切れたらすぐに車を交換できるようにする新しい方法を発明したのです。
軽量のドアヒンジと、車を丸ごとゴミ箱に捨てさせる邪悪な陰謀との間に関連性が見当たりません。
疲労寿命解析は重要ですが、材料の強度のみを最適化すると、機能しない部品ができあがってしまいます。
たとえ意図的に弱く設計されていたとしても、保証期間が過ぎてもすぐには壊れないし、ヒンジだけだし、新品だし、車全体を捨てる必要もなさそう…車の寿命が来るまでには交換車が出てくるだろう。全体的にはまだ使えるけど、安くて簡単に交換できる部品が摩耗してしまうのは、特に新しいことではない…
実際には、安全基準などを確実に満たすために、通常の使用で受けるストレスにより、ほとんどの車のフレーム/ボディ/シートと同様に、大幅な再設計が行われる可能性があります。 . お住まいの地域の法律で義務付けられていない限り、販売時点で。
「ただのヒンジだ」と言いつつも、これは部品を特定の寿命に合わせて設計する例でもあります。車の他の部分にこれを適用すれば、車はやがてガタガタと音を立てるでしょう。
このスキャンダルは、彼らが頻繁に（MP3 ですね！）特許保護を行っていることの結果です。
アメリカ経済全体がまさにそのような「チップ」の上に成り立っている。ある基準からすれば、確かに機能していると言えるだろう :-/。
フラウンホーファーは多くの科学研究を行ってきました。応用研究だけでなく、基礎研究も行いました。これらはすべて費用がかかります。特許やライセンスなしで研究を行うには、政府からの資金提供を増やす必要があります。ライセンスや特許があれば、他の国々の人々もその技術の恩恵を受けるため、費用の一部を負担することになります。さらに、これらの研究はすべて、産業の競争力を維持するために非常に重要です。
彼らのウェブサイトによると、税金の一部は約30%（Grundfinanzierung）で、残りは他の企業が利用できる資金源からも得られます。特許収入もおそらく70%に含まれるため、これを考慮に入れないと、開発が減るか、税金が増えるかのどちらかになります。
理由は不明ですが、ステンレス鋼はボディ、エンジン、トランスミッション、サスペンション部品への使用が禁止されており、不人気です。ステンレス鋼は高価な排気管にしか使われておらず、マルテンサイト系ステンレス鋼AISI 410のような粗悪品です。高品質で耐久性のある排気管が欲しい場合は、AISI 304/316を使って自分で作るしかありません。
そういった部品の穴は、やがて湿った土で詰まり、あっという間に錆び始めます。部品は可能な限り軽量化を目指して設計されているため、少しでも錆びるとすぐに強度が足りなくなり、本来の用途に耐えられなくなります。もし、その部品がドアの蝶番や、それほど重要ではない内部の支柱やレバーなどであれば、幸運と言えるでしょう。しかし、サスペンション部品やトランスミッション部品など、何かが欠けていると、大変なことになります。
追伸：車体の大部分が湿気や除氷剤、汚れにさらされたステンレス製の車をご存知の方はいらっしゃいませんか？サスペンションアームやラジエーターファンハウジングなどは、いくらでも手に入ります。デロリアンについては知っていますが、残念ながらステンレス製の外装パネルしかなく、車体構造全体やその他の重要なディテールはステンレス製ではありません。
ステンレス製のボディ、フレーム、サスペンション、排気システムを搭載した車ならもっとお金を出してもいいのですが、価格面で不利になります。素材が高価なだけでなく、成形や溶接も難しいのです。エンジンブロックやヘッドをステンレスにするのは、あまり意味がないのではないかと思います。
また、非常に硬い素材です。今日の燃費基準では、ステンレス鋼にはメリットがありません。ステンレス鋼を主成分とする自動車の炭素コストを相殺し、ステンレス鋼の耐久性というメリットを取り戻すには、数十年かかるでしょう。
なぜそう思うのでしょうか？ステンレス鋼は密度は同じですが、わずかに強度が高いからです。（AISI 304 – 8000 kg/m^3、500 MPa、945 – 7900～8100 kg/m^3、450 MPa）。板厚が同じであれば、ステンレス鋼のボディは通常の鋼製ボディと同じ重量です。しかも塗装が不要なので、プライマーや塗料、ニスを塗る必要もありません。
確かに、アルミニウムやチタン製の車もあり、軽量化が図られていますが、それらは主に高級車市場におけるもので、購入者は毎年新車を購入することに何の問題もありません。さらに、アルミニウムは錆びやすく、場合によっては鉄よりも錆びやすいこともあります。
ステンレス鋼の成形や溶接は決して難しいものではありません。ステンレス鋼は溶接が最も容易な素材の一つであり、通常の鋼よりも延性が高いため、より複雑な形状に成形できます。鍋、シンク、その他広く入手可能なステンレス鋼の打ち抜き加工品を探してみてください。大型のAISI 304ステンレス鋼製シンクは、あの粗悪な鋼板から打ち抜かれたフロントフェンダーよりもはるかに安価で、より複雑な形状をしています。高品質のステンレス鋼を使用すれば、通常の金型で簡単にボディパーツを成形でき、金型の寿命も長くなります。ソビエト連邦では、自動車工場で働く人々が、工場の設備を使ってステンレス鋼製のボディパーツを作り、自分の車を代替することがありました。今でも、旧型のヴォルガ（GAZ-24）の底部、トランク、または翼がステンレス鋼で作られているのを見かけます。しかし、ソビエト連邦崩壊後、これは不可能になりました。なぜ、どのようにしてそうなったのかは分かりませんが、今では誰もあなたのために金を稼ごうとはしないでしょう。また、欧米や第三世界の工場でステンレス鋼製のボディパーツが作られているという話も聞いたことがありません。私が見つけたのはステンレス製のジープだけでしたが、私の記憶では、ステンレス製のパネルは工場製ではなく、手作業で複製されたものでした。また、WVゴルフMk2のファンが、通常は普通のスチール製のフェンダーを製造しているKlokkerholmなどのアフターマーケットメーカーにステンレス製のフェンダーを一括注文しようとしたという話もあります。これらのメーカーは、この件についての価格の話さえも一切せず、即座に無礼に打ち切りました。つまり、この地域ではどんなに高額でも、大量注文さえも不可能なのです。
同意します。だからリストにエンジンについて触れなかったんです。エンジンの主な問題は錆ではないはずです。
確かにステンレスは高価ですが、ステンレスケースは塗装の必要がありません。塗装されたボディパーツのコストは、パーツ自体のコストよりもはるかに高くなります。そのため、ステンレスケースは錆びたものよりも安価で、ほぼ半永久的に使用できます。車の摩耗したゴム製のブッシングやジョイントを交換するだけで、新しい車を買う必要はありません。場合によっては、モーターをより効率的なもの、あるいは電動のものに交換することもできます。新しい車の製造時や古い車の運転時に、無駄がなく、不必要な環境破壊を引き起こすことはありません。しかし、どういうわけか、この環境に優しい方法は、環境保護主義者やメーカーのリストに全く含まれていません。
1970年代後半、フィリピンの職人たちがジープニー用のステンレス製のボディパーツを手作りしました。元々は第二次世界大戦と朝鮮戦争で余剰となったジープを再利用していましたが、1978年頃、後部を延長して多くの乗客を収容できたため、全て切断されてしまいました。そこで、錆びを防ぐためにステンレス製のボディパーツを新たに一から製作する必要がありました。塩水に囲まれた島では、これは良いことなのです。
ステンレス鋼板には、HiTen鋼に匹敵する材料はありません。これは安全性にとって極めて重要です。この特殊鋼を使用していなかった中国車の最初のユーロNCAPテストを思い出してください。複雑な部品には、GS鋳鉄に勝るものはありません。安価で、高い鋳造性と耐錆性を備えています。しかし、決定的な問題は価格です。ステンレス鋼は非常に高価です。コストが問題にならないスポーツカーの例えにはもっともな理由がありますが、VWでは決してそうではありません。
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