2014年06月12日00:45
金属造型在传统加工方法上存在问题
在使用树脂3D打印机的同时，松下还在着手活用以金属为材料的3D打印机（以下称：金属3D打印机）。其目的不是制造试制品，而是用来制造产品。
不过，不同于利用激光烧结、沉积金属粉末的一般造型装置，松下使用的是自行开发的造型与切削加工相结合的装置。该公司称之为“三维金属沉积复合加工”，目前已经在树脂注射成型用模具领域投入使用。
模具一般是对钢材使用铣削加工、线切割加工、电火花加工等多种加工方式切削而成（图4）。属于材料去除加工的范畴。这种方式包括表面粗糙度在内，加工精度非常高，但无法加工中空形状等，在形状上存在制约。
 |
|
图4：传统加工方法的课题 去除加工（切削加工）、沉积加工各有优缺点。（《日经制造》根据松下资料制作） |
与去除加工相反，一般的金属3D打印机（沉积加工）是有选择地利用激光反复烧结、沉积金属粉末。因此可以加工中空形状，形状自由度也大于去除加工方法。
不过，沉积端面的轮廓形状取决于粉末熔融凝固的状态，在精度上存在极限。精度和表面粗糙度都是100μm左右，无法直接应用于模具。
那么，是不是通过沉积加工方式制成的模具最后通过去除加工就可以了？答案是否定的。因为采用沉积加工是因为形状复杂，有些地方用去除加工方法是难以切削到的。
顺便一提，去除加工、沉积加工现在都处于“高不成，低不就”状态。
与切削相结合
为了消除这些缺点，松下发挥技术底蕴，开发出了在传统的沉积加工基础上，结合切削加工的加工方法（图5），也即三维金属沉积复合加工。这种加工方法的诞生，为金属3D打印机在模具领域的实用化铺平了道路。
 |
|
图5：沉积加工方法与切削加工组合而成的复合加工 在沉积到一定高度后切削加工轮廓部分，在此基础上继续沉积。（《日经制造》根据松下资料制作） |
这种加工方法的第一步与金属3D打印机相同，是选择性地利用激光烧结、沉积金属粉末。在沉积若干层后，再通过切削加工完成轮廓。那些在沉积加工完全完成后无法触及的部分，在沉积途中切削工具就有可能到达。完成切削后，再烧结、沉积若干层后，再次进行切削加工，不断重复这一过程即可实现需要的形状。
这种方法基本上以沉积加工方法为基础，可以一体加工中空形状，形状自由度高。在维持这一优势的同时，又解决了沉积加工方法中存在的加工精度低的缺点。具体来说，这种方法的造型精度可以达到±100μm以下，表面粗糙度可以达到5μm以下。
切削加工不能使用冷却液，所以采用的是干式加工。“过程类似剔除毛刺”（寺西），所以切削的负荷不大。
松下生态系统于2008年导入了第一台能够实现三维金属沉积复合加工的设备，现在还在继续导入。
 |  |
