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Aug 13, 2023

Q&A: Markforged が PX100 メタル バインダー ジェット マシンで印刷速度を 2 倍向上させた方法

di Sam Davies 11 maggio 2023 10:42 Markforged Nel RAPID + TCT dell'anno scorso,

サム・デイヴィス著

2023 年 5 月 11 日

10:42

マークフォージド

昨年の時点ではラピッド + TCT, デジタルメタルは、同社が「完全なバインダージェットソリューション」と表現するDMP/PROバインダージェット3Dプリンターの発売を発表した。

新製品の発表から 2 か月以内に、親会社のヘガネスは、デジタル メタル事業を Markforged に売却する決定を下しました。Markforged は、デスクトップ、コンポジットを通じて市場に提供してきた押出機能を超えて、3D プリンティング ハードウェアの製品を拡大することに熱心でした。およびメタルポートフォリオ。 「Markforged は FFF 企業ではありません」と Markforged マーケティング担当副社長の Michael Papish 氏は語ったTCT, 「私たちは製造を支援したいと考えている会社です。そのため、適用でき、問題の解決に役立つと思われるテクノロジーはすべて使用します。」

次の RAPID + TCT イベントに早送りすると、Markforged はスタンドで新しく取得したバインダー ジェット テクノロジーの機能を展示していました。 ブランド変更後、PX100 は派手な新しい名前を付けただけでなく、Markforged によれば、印刷速度の高速化と部品の品質の向上を実現するいくつかの重要なハードウェアの改善も誇っています。

イベントでは、TCTMarkforged のグローバル メタル プロダクト マネージャー、Ross Adams [RA] にインタビューし、Markforged がどのようにしてこのような機能強化を達成できたのか、テクノロジーが最も影響を与える箇所、そして今後の製品戦略について理解しました。

RA : そうですね、このマシンが米国に持ち込まれるのはこれが初めてなので、かなり大きな瞬間です。 また、Digital Metal と Markforged が、幅広い製造業の聴衆の前で実際に共同で存在するのはこれが初めてです。 Digital Metal は 20 年以上バインダー ジェットを行っていますが、金属粉末会社 Höganäs が運営しているため、以前は機械の製造よりも部品の製造に重点を置いていました。

その進化を通じて、彼らは、この業界の未来はサプライチェーンであり、単一供給元のサプライヤーではなく、品質を確保し良好な経済性を確保する競争市場を生み出すことに気づきました。 そのため、彼らは、Markforged が、私たちが市場に押し込めるテクノロジーの導入という転換点において、ビジネスの次の段階に進むのに役立つ適切なパートナーであると考えました。

Markforged では、製造の全範囲に対応できる適切なツールを用意することが重要でした。 私たちが非常に得意としているのは、工具や備品、スペアパーツ、プロトタイピングです。 しかし、FDM は、年間に数万、数十万の部品に拡張するのに適したテクノロジーではありませんでした。 私たちはバインダー ジェットが非常に強力な可能性があると認識しています。なぜなら、バインダー ジェットにはスピードがあり、それが私たちが克服する必要がある最初の課題だからです。 そのため、当社の顧客は年間 50,000 個の連続生産部品を製造しており、年間数十万個、さらには数百万個の部品について毎日会話しています。まるで、業界がその仕事に適したツールについてますます教育を受けているようです。

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つまり、スピードもありますが、バインダージェットは品質の点でも非常に優れていると思います。 表面仕上げに関しては、どの金属 3D プリンティング プロセスにも負けないと考えています。 これはアプリケーションにとって機能的に重要ですが、部品を精査して異なる点を探す初期段階でも重要です。 そのため、最高品質の部品の開発を進め、その採用サイクルと材料特性も非常に予測可能で再現性の高いものにすることができます。 それは、多くの標準が作成されている成熟した業界である金属射出成形の肩に立つことの利点です。 これは、焼結の科学を活用するための新しいツールです。 そのため、私たちは焼結、特にデジタルメタルとMarkforgedについて非常によく理解しています。 私たちはエンジニア同士で実際にコラボレーションし、材料とエンジニアリングのさまざまな分野にわたって知識を共有してきました。 これら 3 つを組み合わせると、これは添加剤を大量生産に拡張する新しいツールであると考えられます。 だからこそ、私は毎日、朝起きて、北米地域のこのプリンターのことだけに集中して仕事をしていることを考えています。 私は自分の仕事を、需要と供給という単純なビジネス 101 の方程式として捉えています。 したがって、需要を促進し、アプリケーションを作成し、ユースケースを作成するだけでなく、反対側のキャパシティも作成する必要があります。 この業界の多くは、委託製造業者が大量生産を行う形で形づくられると思います。 つまり、これは両面の方程式であり、需要に応じて生産能力が得られるわけではありませんが、需要が増大すると、生産能力が必要になります。 そして、ある程度の勢いがあれば、それが主流になると思います。

RA : スウェーデンの Digital Metal はまだ部品製造ビジネスを行っていますが、現在そのビジネスをオフロードしています。 私たちは集中したいのですが、片足を入れたり、片足を出したりするのは難しいです。 当社の販売プロセスでは、概念実証として部品を印刷する必要があることがよくあります。 したがって、私たちはスウェーデンを通じてその能力を持っており、米国にもそのビジネスに利用している顧客が2社あります。 それは不可欠です。 私にとっての本当の仕事は、お客様の要件を確実に理解し、当社の機能がそれに適合することを確認することです。 私たちの営業プロセスでは、仕事に適していないツールを販売したくないというコンサルタントのアプローチが常にあったと思います。

RA : この新製品の主な利点は、印刷速度が 2 倍になったことです。 そして、それを達成したのがインクジェット プリントヘッドです。 以前は、ビルド ボリュームをカバーするためにスネーク パターンを作成する必要がありました。 これでページ幅が広くなったので、一度通過するだけですべてのインクが堆積されるため、速度が 2 倍向上したことになります。 しかし、スピードとは別に、生産環境があり、同じパーツを毎回同じ方法で 24 時間年中無休で作成するだけです。 そのため、私たちは品質、信頼性、再現性、つまりお客様が必要とする 3 つのテナントを実現するためにマシンの設計を最適化しました。

このプリンターに関して重要な設計上の決定事項がいくつかあり、それをどのように達成するかについてお話したいと思います。 1 つ目は、上部のプラットフォームにあるこの花崗岩のベースです。これは、機械コンポーネントが移動して振動を引き起こす緩い金属粉末を処理するときに非常に重要であることがわかりました。私たちは、この振動を可能な限り減衰させたいと考えています。物が振動したりずれたりするのを防ぐためにその重量を与える非常に頑丈なベース。 もう一つはリニアモーターです。 この設計の他の代替案としては、回転モーターとベルトとプーリーのようなものがありますが、そこでは張力が発生し、機械的損失が発生し、加速が発生します。 したがって、直線方向に移動するだけの場合は、リニア モーターを使用することになります。リニア モーターは高価ですが、非常に高速な加速と、1 ミクロン程度の位置公差で非常に安定した状態を実現します。 3 つ目はエア ベアリングです。これは基本的に、移動するキャリッジの側面にあります。 つまり、上に行き、横に行きます。 以前にエアホッケーをプレイしたことがある方なら、これは 5 ミクロンの空隙を作り出すのと同じ概念であるため、このキャリッジは実際に荷物を積んでおり、非常に低い摩擦で移動しますが、より重要なのは、遊離した金属粉の話に戻ります。好むと好まざるにかかわらず、場所への道を見つけなければなりません。 ボールベアリングを使用していて、金属粉がボールベアリングに入り込むと、摩擦が発生します。 月曜日に良い結果が得られるかもしれませんが、生産は月、火、水、木、金です。 金曜日になるまでに、マシンの各ビルドの間に何時間もメンテナンスを費やさない限り、同じ結果は得られません。 ですから、精密機械の設計には一切の妥協をしませんでした。 これらの用途における当社の顧客ベースにとって重要であると認識している生産品質を達成するには、CMM テーブルや実際のハイエンド CNC マシンから多くの教訓を学ぶ必要がありました。

RA : つまり、基本的に、焼結できるものであれば何でもこれに対応できることになります。 当社のポートフォリオには 10 件の認定された資料が含まれています。 おそらく最も人気のあるのは、当社のステンレス鋼、174 および 316L でしょう。 優れた耐食性、優れた強度、非常に優れた一般的特性を備えています。 4140 低炭素鋼も、エンジンなどの多くのドライブ トレイン コンポーネントによく使用されます。 さらに特殊な材料としては、純銅のほかにチタン Ti64 などがあります。 そして、Inconcel 625、718、Mar 247 などの超合金は、高熱と高腐食を誇ります。 それから、H13 と D2 の 2 つの工具鋼です。

私たちは材料を認定します。 したがって、システム内で当社のマテリアルを使用している場合、基本的には結果を保証できますが、制作についても理解しています。 場合によっては、より競争力のある価格を得るために、または特定の用途向けに開発されたより特殊な材料を入手するために、独自のソース材料が必要になることがあります。 そのため、お客様が取り組みたい特定の種類のプロジェクトがある場合は、お客様が独自のマテリアルを開発できるよう支援します。

RA ：まずは教育ですね。 顧客の皆さん、これは新しいテクノロジーの自然な進化であり、3D プリントのための 3D プリントではなく、物事の考え方、プロセスに合わせた設計、本当にスイート スポットに当たる適切なアプリケーションを見つける方法を変える必要があります。しかし、3D プリントは、コストかパフォーマンスかにかかわらず、何らかの改善を行うことを目的としています。

サプライチェーンの角度もあり、分散化できるため、さまざまな在庫アイテムを倉庫に保管できるようになりました。 持続可能性も大きな役割を果たすと思います。 使用されなかった粉末をすべてリサイクルできることと、より多くの部品を軽量化できるという事実。 私のお気に入りの言葉の 1 つは、「小さな変化が何百万倍にもなれば、大きな変化になる」です。 そして、私たちが大量生産に重点を置いているこのテクノロジーでは、使用する材料を減らすという小さな変更が大きな影響を与える可能性があります。 したがって、教育は間違いなく重要です。

この業界には健全な競争が存在すると言えます。 そして、最良の解決策を求める資本主義市場では、競争は良いことです。 それは最高の品質を意味し、それが私たちが第一に目指すものです。 そして次はスピードとコストです。 そして、これら 3 つを組み合わせる必要があります。 その方程式に戻り、需要を促進し、生産能力を創出します。 そしてそれが私が毎朝起きて本当に考えていることです。

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RA : 今日私たちが成功を収めている最も優れた市場の一部は医療機器です。 非常に小さな切開と鎮痛剤を使用する非侵襲的手術がトレンドになっており、これは私にとって本当に刺激的なケースです。 これらの小さなグリッパーの形状は非常にコンパクトで非常に強力であるため、従来の製造で私たちに課せられている制限と制約が明らかになります。

自動車も当社にとって重要な市場です。 アクセサリ、インテリアコンポーネント、そしてボンネットの下のエンジンコンポーネントがあります。 私たちはこれらの市場の両端に取り組んでいます。 エンジンコンポーネントは機能上より重要であるため、より長い時間がかかります。 アクセサリーは別の追求になると思います。3D プリントする必要があります。 このプロセスには固定ツールが関与しないため、これらの市場は積層造形なしでは存在しません。 したがって、自動車業界が向かっているのは、よりパーソナライズされた顧客エクスペリエンスであり、購入する車に情報を入力し、「そのシフトノブに自分のイニシャルが欲しい、私は」と言えるような優れた消費者エクスペリエンスを実現することだと思います。このクールな模様の入ったステンレススチールのポリッシュを付けたいです。」 それは販売前の環境で粘り強さを生み出し、それが将来的には競争上の優位性となるでしょう。

そして、方程式の生産能力の側面を生み出す受託製造の側面もあります。 3D プリントが優れたプロトタイピング ツールであることは誰もが知っています。 このプリンタで実行できるプロトタイピングの種類については、別の言葉が必要だと思います。 私は「パイロット生産」という言葉を使っていますが、設計プロセスでは、1 つの部品を納品し、1,000 の部品を納品し、10,000 の部品を納品するという重要なマイルストーンがいくつかあります。 各マイルストーンの間に、デザインを変更し、改良し、ゴムを路面に合わせてフィードバックを受け取り始めます。 つまり、彼らは常に設計を変更しており、リードタイムは数か月ではなく数週間であることが予想されるため、これらの受託製造業者が進めている速度は、より多くのビジネスを獲得するための競争上の優位性となるでしょう。 したがって、これは、彼らが提供する他のサービスを非常に補完するテクノロジーです。 私たちが目にしているのは、金属射出成形などの従来のプロセスであり、曲線があり、交点は基本的に 20,000 部品以下であり、ツールがないためバインダー ジェッティングを使用すると部品あたりのコストが安くなります。 そしてそれを超えると、ジオメトリと複雑さが問題になります。

RA : 最も明白なのは、より多くの材料、より多くの用途、より多くの産業が増え、適切なタイプの特性を得るのに役立つことです。 3D プリントの利点についてあまり考えられていないのは、幾何学的な複雑さだけでなく、従来の製造方法で使用できる難しい材料であることです。 したがって、私たちはこれらの分野に継続的に投資し、お客様と協力して、取り組みに優先順位を付ける方法についての強力な製品ロードマップを実際に作成するつもりです。 より短期的には、プリンターのハードウェアの改善よりも、システム全体についてもっと考え、より多くのプロセスを自動化し、人的エラーが組み込まれる可能性のある人的介入の量を減らす方法を見つけることになると思います。そして実際に収量を最大化します。 そこではソフトウェアが大きな役割を果たします。 そしてそれは間違いなく Markforged のビジネスの大きな重要な分野であり、私たちはすべて独自のソフトウェアと専門知識を開発しました。 それはデジタルマニュファクチャリングだからですよね？ それがトレンドであり、アナログからデジタルに移行するため、販売前の環境でその利点を証明するのは困難ですが、エンジニアがそのテクノロジーを使い始めて、そのスピードを確認すれば、それは彼らの技術力を損なうものではありません。仕事を実現し、毎日の生産性を向上させます。

サム・デイヴィス著

2023 年 5 月 11 日

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