付加製造への3Dスキャナーの応用

付加製造のメリット

複雑な形状が製造可能：

切削工具の入らない中空形状やオーバーハング形状の製品を製造できます。
複雑な形状の造形や軽量化が可能になります。

短納期、多品種・少量生産に最適：

金型や治工具が不要で3Dデータさえあれば造形できるため、多品種・少量生産に向いています。また、短納期で製造できるメリットがあります。

部品点数の削減：

従来の除去製造などでは複数の部品を溶接したりロウ付けする必要がありましたが、付加製造は一体で造形できるため、部品点数が削減できます。また、材料を積層して造形するため、材料費を節約できます。

自動化：

3D CADデータさえあれば、専門的な知識がなくても自動的に生産できます。
また、3Dプリンターがあれば全世界どこでも生産可能です。

ASTM規格による付加製造の7つの方式

個人向けに販売されている市販の3Dプリンターは材料押出堆積方式ですが、付加製造では造形する材質に応じてさまざまな方式が実用化されています。キーエンスでは、材料噴射堆積方式を採用しています。

材料押出堆積（material extrusion）：

流動性のある材料をノズルから押出し、選択的に固化堆積させます。
原料：熱可塑性樹脂

シート積層（sheet lamination） ：

シート状の材料を積層して接着します。
原料：紙、樹脂、金属箔

材料噴射堆積（material jetting） ：

液滴状の材料を噴射して選択的に固化堆積させます。
原料：光硬化性樹脂、ワックス

結合剤噴射（binder jetting） ：

粉末材料に液体の結合剤を噴射して選択的に固化堆積させます。
原料：石膏、プラスチック

指向性エネルギー堆積（directed energy deposition） ：

材料を供給しながら、集光した熱エネルギーの位置を制御し、材料を選択的に溶融し固化堆積させます。
原料：金属

液槽光重合（vat photopolymerization） ：

タンク内の液状の光硬化性樹脂（感光性樹脂）を光（光重合反応）によって選択的に硬化させます。
原料：光硬化性樹脂

粉末床溶融結合（powder bed fusion） ：

粉末床の領域を熱エネルギーによって選択的に溶融結合させます。
原料：金属、樹脂、セラミック

リバースエンジニアリングの課題

測定精度： 測定誤差が大きくなる／人によってバラつく

現物から図面を作成するためには正確に測定する必要がありますが、ノギスやハイトゲージなどで測定すれば測定誤差が大きくなったり、人によって結果がバラつくことがあります。

測定時間： 測定に時間がかかる

形状が複雑になるほど、測定箇所が増えるので、測定に時間がかかります。

データ品質： 形状が正しく再現されない

3Dスキャナを用いて全体形状をスキャンし図面化する方法がありますが、データ品質が良くない、解像度が低い、といったことが原因で、形状が正しく再現されないといった問題があります。