デスクトップデジタルマニュファクチャリングがアブレシブウォータージェット切断に与える影響

Sep 02, 2023

図 1. デスクトップのデジタル製造環境は、CNC 加工、3D プリンティング、レーザー切断、ウォータージェット切断という 4 つの主要テクノロジーで構成されています。

今日のカスタム板金製造業者は、「ワンオフ」に慣れ親しんでいます。 顧客は、非常に少量の注文で 1 つまたは数個の部品を必要とする場合や、場合によっては 1 個だけの部品を必要とする場合があります。 その注文はプロトタイプのためである可能性があり、プロトタイピングに関しては時間が非常に重要です。

プロトタイピングには迅速な反復が必要です。 デザイナーは、試行、失敗、改善という重要な問題解決プロセスに限りある時間を費やします。 これまでは、これは社内のプロのモデラーと機械工の専任チームを活用し、それに応じて大規模で専門化された複雑な機器を補完する必要があり、通常は実際のエンジニアリングや設計の目的から外されていた熟練したオペレーターを必要としていました。 カスタム ファブ ショップでは、これらのオペレーターはおそらく別の試作エリアで働いていました。

あるいは、製造業者が急遽試作品の注文を生産現場に送ることもあります。 板金製造機械は以前よりも柔軟になっています。 それでも、試作品や少量の注文を詰め込むと、依然として生産の流れが中断されます。

一部の作戦は現在、第 3 の選択肢を模索している。 彼らは工作機械をエンジニアリング部門自体に導入しています。 プラスチックと金属の両方で 3D プリンターを実験している人もいますが、そのため試作エンジニアが機械工場を利用することができません。 また、エンジニアが自分でプロファイルを切断できる、新しいプロファイル切断テクノロジーを利用している企業もいます。要求を試作工場や生産現場に引き渡す必要はありません。

デスクトップ研磨ウォータージェット切断は、デスクトップ デジタル マニュファクチャリングとして知られるようになった技術の数が増加しているプロセスの 1 つです。 このコンセプトは、製品デザイナーに新たな可能性をもたらしました。 初期の設計コンセプトから最終製品に至るまでに費やす時間は、もはや以前のようなハードルではありません。 これは製造業の民主化の直接の結果です。 今日、製造は生産現場、試作セル、またはエンジニアのワークステーションからほんの数歩離れた工場のエリアで行われています。

デスクトップ デジタル マニュファクチャリングの実践は、10 年以上前にデスクトップ 3D プリンターから始まりました。 これらは、さまざまなプラスチック材料で複雑な部品を作成するのに最適です。 その後、デスクトップ レーザー カッターが登場し、木やプラスチックなどの柔らかく薄い素材で正確な 2D パーツを作成できます。これは 3D プリンターでは達成できませんでした。 金属で複雑な 3D パーツを作成できる、手頃な価格の CNC ミルも人気になりました。

これらのテクノロジーにより、エンジニアは社内で部品のプロトタイプを柔軟に作成できるようになりました。 しかし、製造プロセスの 1 つがとらえどころのないままでした。プレートまたはハード シート材料で精密な部品を作成する機能を備えたデジタル ツールは、ほとんどのエンジニアにとってまだ利用可能ではありませんでした。 しかし、最近では小型のウォータージェット カッターが市場に投入され、エンジニアは板金、カーボンファイバー、ガラス、ゴムなどの精密部品を製造できるようになりました。

ウォータージェットは、超高圧水と研磨粒子をノズルに集中させ、スラリーをワークピースに噴射することで、さまざまな材料を切断します。 すべての材料は侵食され、冷間切断プロセスであるため、ウォータージェットでは、3D プリンタ、低出力レーザー、または CNC マシンでは処理できなかった多くの材料で、優れた表面仕上げを備えた精密なプロトタイプ部品を製造できます (図 1 を参照)。 。

たとえば、新しい産業機器の設計では、ベルトとプーリーの伝動装置を備えた大型の電気モーターが必要でした。 このアプリケーションでは、プーリー間のギア比が、デバイスのパフォーマンスに影響を与える重要な設計変数でした。 これに対処するために、設計チームは問題を認識し、設計の効率を高めるための改善をテストおよび測定するための簡単なソリューションを考案しました。

まず、エンジニアは一連の代替サイズの駆動プーリーの CAD 図面を作成しました。歯数が多いものと歯数が少ないものがあるため、さまざまな駆動比をテストして、最も効率が高いものを決定できます。 さまざまなプーリーを機械工場に送り、それに伴う時間遅延や生産コストを追加する代わりに、プロジェクト エンジニアは社内の小型ウォータージェット カッターを使用してテスト プーリーの部品を切断しました (図 2 を参照)。