FX20は、カーボン素材やスーパーエンプラ等を使って強度のある大型な造形物をプリントできるタイプの製品です。ここでは、FX20の産業用（業務用）3Dプリンターの活用事例や強みなどについてまとめました。
屋外用リモートカメラの筐体の需要が伸びていた企業では、コストを抑えつつ小ロット連続生産を行うための手段として3Dプリンターに着目。FX20は1つのプリントベッド上で3つのコンポーネントを製作できたことから採用が決まりました。
導入企業の思惑通り、コスト削減や生産時間の短縮を実現。さらに、製品の品質も上げることができたそうです。
小ロット連続生産では、同一ベッド上に複数部品を並べた際の寸法ばらつきや、取付部・嵌合部の精度を安定させる運用が重要です。重要寸法を持つ部品は、まず取付穴や合わせ面だけを切り出した評価片で寸法の出方を確認し、条件を固めてから本番造形に進む流れが組みやすくなります。FX20の精度は、±125μmまたは1mmあたり±0.0015mmのいずれか大きい方です。
機械加工では対応ができない特殊パーツを製作するためにFX20を導入。スピードと表面仕上げの品質の高さから採用が決まりました。導入後は、9時間かかっていた生産時間を2.5時間までに短縮。さらに、従来納めていた製品よりも表面の仕上がりが良くなったことで、顧客からも好反応を得られたそうです。
表面仕上げ品質と生産時間を両立させるには、積層ピッチや外層条件を用途別に使い分ける考え方が欠かせません。外観を見せる面と取付精度が必要な面は分けて評価し、重要部位だけ細かい条件で確認してから本番条件を決めると、仕上がりと時間のバランスを取りやすくなります。
FX20は、Markforgedが手がける3Dプリンターの中でも大型モデルに該当する3Dプリンターです。84Lのビルドチャンバーを搭載しており、造形エリアは最大525×400×400㎜となっています。また、Markforged独自のCFR技術によって、内部をカーボン素材、外部を樹脂素材でコーティングしながら造形できるため、耐久性の高い大型パーツもプリントできます。
84Lのビルドチャンバーと525×400×400㎜の造形サイズは大型パーツに向いていますが、サイズが大きくなるほど反りや穴位置、平面度の影響は見ておきたいところです。配置や向きによって仕上がりは変わるため、重要部の位置関係は事前に確認しておくと判断しやすくなります。分割せずに一体造形できる場合でも、機能面に効く寸法は評価片で先に見ておくと、本番での調整範囲を絞り込みやすくなります。
CFR技術は、樹脂系のベース材を連続ファイバーで補強できる点を活かし、外観面と強度面の役割を分けて設計するのがポイントです。外から見える面は仕上がりを確認し、荷重がかかる部位は必要な強さを見ながら構成を決めると、性能と見た目の両立を図りやすくなります。
カーボン素材だけでなく、幅広いエンプラに対応しているのもFX20の特徴の一つ。特に、スーパーエンプラでもあるULTEM™ 9085を使用できるのはFX20の大きな強みです。ULTEM™ 9085は難燃性の特性をもつ熱可塑性樹脂で、この素材を使えば耐久性に加えて耐熱性も高めたパーツ製作を実現できるでしょう。
ULTEM™ 9085は耐熱性が必要な部品や治具の候補になりやすく、材料選定では必要な強度、耐熱、使用環境を先に整理しておくことが重要です。高性能材ほど造形条件や設計クリアランスの影響を受けやすいため、まず評価片で寸法の出方や組み付けを確認し、条件を固定してから本番へ展開すると進めやすくなります。
FX20であれば大型の試作品やパーツ、治具なども、分割して製作することなく一度にプリントすることが可能です。さらに、熱可塑性材料のULTEM™ 9085を扱うことができるため、特に高い性能が求められる自動車産業や航空宇宙産業のパーツ製作にも活用ができるでしょう。これによりリードタイムの短縮やコスト削減も期待できます。
仕様を見るときは、まず方式、積層ピッチ、材料、造形サイズを押さえ、そのうえで対象部品ごとに精度や仕上がりを見ていくと判断しやすくなります。大型造形に対応できるサイズや材料の選択肢がそろっていても、要求寸法への収まりは形状や向きで変わるため、最終判断は評価造形を前提に考えると進めやすくなります。
FX20は、熱溶解積層方式と連続ファイバー強化を採用する産業用3Dプリンターです。積層ピッチは50～250㎛、造形サイズは525×400×400㎜で、大型部品も視野に入れやすい仕様です。対応材料にはOnyx™、Vega™、ULTEM™ 9085 Filament、Onyx FR™、カーボンファイバー、Carbon Fiber FRなどがあります。
積層ピッチは、表面品位と造形時間のバランスを見るうえで重要な項目です。細かい設定ほど面の見え方を整えやすい一方で、造形時間は長くなりやすいため、用途に応じた使い分けが前提になります。大型造形では、525×400×400㎜の造形サイズと84Lのビルドチャンバーが一体造形のしやすさにつながります。精度は±125μmまたは1mmあたり±0.0015mmのいずれか大きい方です。
寸法精度や再現性を評価するときは、まず穴、ボス、段差、基準面などを含む評価片を作り、測定して寸法の出方を確認します。そのうえで、造形条件、向き、材料、繊維構成の考え方を固定し、同じ条件で再確認すると判断しやすくなります。大型部品は外形全体よりも、まず機能面に効く寸法を優先して確認すると、調整の焦点を絞りやすくなります。確認した条件を社内ルールとして残しておくと、再造形時のばらつきも管理しやすくなります。
| 材料 | 特性の要点 | 用途イメージ |
|---|---|---|
| Onyx™ | FX20のベース材として使いやすく、強度と扱いやすさの両立を図りやすい材料です。 | 治具、試作、少量部品 |
| Vega™ | 大型部品や機能部品の選択肢に入れやすい高機能樹脂です。 | 部品、治具、カバー |
| ULTEM™ 9085 Filament | 耐熱性と難燃性を求める場面で選びやすい材料です。 | 高温環境の部品、治具 |
| Onyx FR™ | 難燃性を求める場面で使い分けやすい材料です。 | カバー、筐体、治具 |
| カーボンファイバー | 強度が必要な部位を補強しやすく、連続ファイバー強化の中核となる材料です。 | ブラケット、治具、構造部 |
| Carbon Fiber FR | 難燃性も含めて補強を考えたい場面に向く材料です。 | 難燃性が求められる補強部位 |
仕様を見るときは、積層ピッチを面品位と造形時間の関係として捉えると、用途との相性を判断しやすくなります。造形サイズは、大型パーツでも分割せずに一体造形しやすいかを見る目安になります。材料は、必要な強度、耐熱、使用環境を基準に選ぶと整理しやすくなります。CFRは、強度を持たせたい部位と外観を整えたい面の役割を分けて考えると、設計意図を反映しやすくなります。
外注待ちの長さ、ブレによるスピードの上げづらさ、大型・耐熱部品の作りにくさは、現場の生産性を下げます。 産業用（業務用）3Dプリンターを選ぶ際には、各課題解決に適した機能特徴を持つ製品を選ぶようにするとよいでしょう。ここでは、主な製造現場の課題別に、おすすめの製品を紹介します。
