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ケーススタディ：マルチ機能テストキューブ

316Lステンレス鋼 | SLM | 内部チャネルとマーキング付き表面を備えたコンパクトテストクーポン

金属3Dプリンティングアプリケーション

1. 背景

品質エンジニアリングチームは、SLMプロセスの能力を複数の幾何学的形状で一度に検証するための、コンパクトで再現可能なテストクーポンが必要でした。クーポンには、内部の曲がったチャネル（流れとCTスキャン検証用）、様々なサイズの穴（解像度と円形度チェック用）、3Dマーキングされた識別ラベル（トレーサビリティ用）、外部の取り付け特徴（サービス中のフィクスチャテスト用）を含める必要がありました。従来の機械加工されたテストブロックでは、内部チャネルと3Dマーキングされたテキストを同じ部品に実現することはできませんでした。

2. 課題

設計要件には以下のものが含まれていました：

· 90°の曲がりを持ち、濡れ面にサポートマークがない内部曲がったチャネル

· 単一の面に1.5mmから10mmの6つの異なる穴径

· トレーサビリティのために前面に3Dマーキングされたラベル（「テストノート2/3/4/5」）を盛り上げて配置

· 上面に外部の曲がったパイプ特徴を配置し、ループ統合用の流れを実現

· コンパクトな外形：約70mmのキューブで、すべての内部特徴に5mmの最小壁厚

3. 解決策

テストキューブは、内部の曲がったチャネル、側面の6つの異なるサイズの穴、前面の3Dマーキングされたラベルを備えた単一の部品として設計され、その後、316Lステンレス鋼で選択的レーザー溶解（SLM）により単一のビルドで製造されました。内部チャネルは印刷中に自立構造となるように設計され、内部支持構造の必要性が排除されました。3Dマーキングされたテキストは同じ印刷工程で浮き上がった文字として印刷され、各クーポンに永続的で改ざん不可能な識別子を付与しました。印刷後、キューブは均一な仕上げのためにビードブラスト処理が施され、穴の面は丸み測定のためにそのままの状態に保たれました。

 

図1：SLM印刷された316L試験キューブ — 浮き上がった3Dマーキングされた「Test Note 2/3/4/5」ラベル、側面の穴パターン、上面の曲がったパイプ特徴を前面から示す

 

図2：同じ試験キューブを後方角度から — 側面の穴径が1.5mmから10mm、内部チャネルへのアクセスを示す

 

図3：四分之三の角度から — 単一の部品にすべての6つの検証機能を備えたコンパクトな70mmのエンベロープ

4.結果

・ 単一構造クーポン — 内部チャネル、6つの穴サイズ、3Dマーク付きテキストを1部に統合

・ 永続的な3Dラベル — 盛り上がった文字で、取り外したり削り取ったりできません

・ 内部湾曲チャネル — 自己支持構造で、濡れ面にサポートマークがありません

・ 多機能検証 — 流れテスト、CTスキャン、円度検査を1つのクーポンで実施

・ リードタイム：2週間 — CADから完成品、ビードブラスト処理済みクーポンまで

・ 再利用可能なQA用 — 較正と工程能力検証の標準

「この1つのクーポンが、3つの別々の検証ブロックに取って代わりました。私たちの工程能力ダッシュボードは、今や単一で再利用可能な部品を基盤に構築されています。」

 

素材：316Lステンレススチール  |  プロセス：SLM / メタル3Dプリンティング  |  用途：多機能テストクーポン