2014年06月12日00:45
全球競爭力強大的模具
利用三維金屬造型給模具加工帶來的好處大致有三個（圖6）。﹝1﹞縮短交貨期﹔﹝2﹞提高成型的生產效率﹔﹝3﹞可垂直啟動量產。
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圖6：通過三維金屬沉積復合加工制造模具的優勢 通過改革模具加工，實現全球競爭力強大的模具。（《日經制造》根據鬆下資料制作） |
關於﹝1﹞縮短交貨期，產品的嵌套等復雜形狀也可憑借一道工序完成加工，使模具制作期縮短到2/3。單從加工時間來看，有時還可以縮短到1/2∼1/3。
當然，不是任何模具都能做到縮短交貨期。隻需切削加工就可以簡單制造的模具，就不容易發揮出符合加工的優勢，所以鬆下根據自行制定的指標評價工件形狀，隻在有望見效的用途使用三維金屬沉積復合加工。
﹝2﹞成型的生產效率借助的是提高模具的冷卻性能。這是通過改進設計，在工件中制造唯有沉積造型才能實現的三維復雜形狀冷卻水管才實現的。而過去隻能組合使用直線形水管。
通過設計適合成型品形狀的水管，除了更容易降低模具的溫度，還能均勻地控制溫度。在採用三維水管后，模具的冷卻性能有了飛躍式的提升，成型時間大約可以縮短30％，從而提高成型生產效率。即便是深口杯子的形狀，也可以快速成型。
﹝3﹞量產垂直啟動受到成型品質的改善帶來的影響較大。首先，如上所述，隨著三維水管的實現，模具溫度更加均勻，能夠減少翹曲和變形。二是對粉末燒結的自身問題——多孔結構的殘留加以利用，借助其排氣效果，可以提高充填性、減少焊接線。量產啟動的前置期由此可縮短到過去的一半左右。
考慮金屬直接造型
鬆下在過去5年多的時間裡，通過多種嘗試，“已經達到了一定的水平”（寺西）。但還存在課題。
具體來說，鬆下擬對造型尺寸、模具壽命、成本等做進一步改善（圖7）。首先，造型尺寸目前停留在250mm見方左右，希望將其盡快擴大到500mm。由此，可制造的模具數量將會大幅增加。壽命方面，耐用次數要提高到100萬次以上。為此，使用的金屬需要具備高耐磨性。鬆下將積極推動材料的開發。
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圖7：三維金屬沉積復合加工今后的開發目標 當前雖然達到了一定水平，但課題依然多如牛毛。（《日經制造》根據鬆下資料制作） |
成本方面，成本將力爭降低到傳統加工方法生產的日本國產模具的70％以下。造型材料的應用范圍將不僅局限於金屬，還將向陶瓷等燒結部件等擴大。
鬆下把利用3D打印機實現的終極目標確定為“單品制造，前置期百分之一”（圖8）。即把隻做一個也合算的高附加值商品的前置期減至百分之一。
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圖8：未來的制造形態與實現手段 在樹脂與金屬兩個方面掀起革命。（《日經制造》根據鬆下資料制作） |
為實現這一目標，鬆下今后還將繼續開發樹脂3D打印機和三維金屬造型裝置。為此，該公司考慮針對樹脂3D打印機，開發新材料，新打印頭，以及新加工方法。
而對於三維金屬造型，鬆下在挑戰如前所述開發目標的同時，現在正在以模具為中心擴大應用范圍，還將考慮直接制造高功能部件。（作者：中山力，日經技術在線！供稿）
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