
昨今、AM(Additive Manufacturing、3Dプリンティング)技術での金型適用が業界関係者の皆様の尽力により、メリットが実証されて定着しつつある市場となっています。金型へのAM適用実績が多い例としては、冷却用の水路を自由に設計できたことにより、従来では設計不可能な箇所へ冷却効果を利かせることが可能になったことが挙げられます。
冷却といっても単純に冷やすのではなく、金型全体の温度を一定温度に温調させることが重要となります。
従来の加工では、以下のような課題がありました。
・ ヒートスポット付近に冷却水路を設けることができない
・ 細かい形状や薄肉部では冷却水路が設計できない
・ 温調が不十分で、鋳造不良やサイクルタイム増加につながる
「温調したい場所を温調できない」金型が多く存在し、生産性向上を阻害する要因となっていました。
AM技術の活用
これらの課題に対してAM技術を用いることで、従来工法では対応が難しかった水路形状を自由に設計することが可能になります。その結果、製品形状に合わせて冷却水路を3次元的に配置(=コンフォーマル冷却)できるようになるため、以下のような改善が期待されます。
・ 冷却時間の短縮
・ ヒートスポットの抑制
・ 鋳造不良の低減
・ サイクルタイムの安定化・短縮
特にダイカスト金型では、AM技術の普及が広く進んでいます。

(Source: ヤマハ発動機株式会社様)

(Source: ヤマハ発動機株式会社様)
一方でAM適用には、従来工法とは異なる設計・解析ノウハウが、必要になります。
・ 水路設計最適化の知識
・ 水路自動設計ソフトの活用
・ ダウンスキンによる水路天井面の粗さ対策
・ 解析(熱解析・流体解析)による事前検証
しかし業界全体で技術革新が進んでおり、これらの新たに発生する技術課題についても、すでに多くの改善策が確立されつつあります。日進月歩ではありますが、今後の金型業界において欠かせない技術になると考えます。
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