The pros and cons of Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) compared to laser-based additive manufacturing
ワイヤーアークアディティブマニュファクチャリング（WAAM）とレーザーを用いたアディティブマニュファクチャリング（AM）は、異なる産業ニーズに応える2つの金属アディティブプロセスです。どちらも層ごとにほぼ完成形の金属部品を作成しますが、コスト構造、ビルド速度、材料形態、エネルギー源、達成可能な部品品質において大きく異なります。これらの選択は、部品のサイズ、用途、表面仕上げの要件、生産経済性などの要因に依存します。
ワイヤーアーク積層造形の利点
高い堆積率
WAAMは、金属AMにおいて最も高い堆積速度の一つを提供します。通常の生産性は、数キログラム毎時から、粉末ベースのシステムが提供できるものをはるかに上回る範囲に及びます。これにより、WAAMは大規模なコンポーネントに非常に適しています。
コスト効率の良い材料
WAAMは標準的な溶接ワイヤーを使用しており、レーザーを基にしたシステムに必要な金属粉末よりもはるかに安価です。ワイヤーのフィードストックは、取り扱いが予測可能で、品質が安定しており、廃棄物も最小限です。
大きな造形体積
WAAMシステムは、多軸ロボットのセットアップにより非常に大きな寸法にスケールアップすることができます。これにより、パウダーベッドマシンでは構築が困難または不可能な、特大または長い形状の製造が可能になります。
頑丈でエネルギー効率が良い
アーク溶接技術は、数十年にわたる産業の成熟を誇っています。WAAM装置は耐久性があり、レーザーシステムに比べて光学的なメンテナンスが少なくて済み、大規模な金属堆積に対して高いエネルギー効率を提供します。
強力な冶金特性
WAAM parts typically show dense and fully fused metal with mechanical properties suitable for structural applications. Post-process heat treatment allows further refinement.
ワイヤーアーク積層造形の制限事項
低解像度と表面仕上げ
WAAMはレーザーを使用したプロセスよりも厚いビードを生成します。部品は通常、最終的な公差と表面品質を達成するために機械加工が必要です。
入熱と歪み
アークプロセスは、レーザーパウダーベッドフュージョンよりも多くの熱を導入します。大きな熱影響部は、残留応力、歪み、またはインターパス温度管理の必要性を引き起こす可能性があります。
幾何学的複雑性の限界
多軸WAAMは高度な形状を実現できますが、非常に複雑なディテール、薄い壁、または格子構造は、より高精度なレーザーシステムに適しています。
レーザーを用いた積層造形の利点
高精度と細部の精緻さ
レーザーパウダーベッド融合は、優れた寸法精度と複雑な内部チャネルや軽量なラティス構造を作成する能力を提供します。
優れた表面仕上げ
層の厚さが大幅に狭くなり、その結果、表面が滑らかになり、加工の必要性が減少します。
厳しい公差
レーザー加工は、高精度を必要とする用途、例えば航空宇宙部品、医療用インプラント、複雑な機械部品などをサポートします。
一貫した熱制御
小さな溶融池と精密なレーザー制御により、予測可能な微細構造と高い再現性が得られます。
レーザーを用いた積層造形の限界
高い設備費用と材料費用
レーザーAMシステムは、制御された雰囲気、光学システム、そして特殊な粉末を必要とし、これが総生産コストを増加させます。
制限されたビルドサイズ
ほとんどのレーザーパウダーベッドフュージョンシステムは、比較的小さなビルドエンベロープに制限されています。非常に大きな部品へのスケーリングは困難です。
ビルド速度の低下
堆積速度はWAAMと比較してはるかに低いため、大型部品の製造には時間がかかり、コストが高くなります。
粉末取り扱いの考慮事項
金属粉末は、安全性、汚染、リサイクルの要件を課しますが、これはワイヤーベースのプロセスには適用されません。
各技術を選択するタイミング
大規模な構造部品が必要で、迅速な堆積、コスト効率、最終仕様への機械加工能力を求める場合は、WAAMとMX3D M1およびMXシステムをお選びください。WAAMは、部品のスケールが重要な海事、重機、建築、エネルギーなどの産業に最適です。
アプリケーションが細部、大小の部品、厳密な公差、高い表面品質、そして航空宇宙や医療用途に見られる複雑な内部構造を必要とする場合、レーザーを用いたAMを選択してください。
本日MX3Dにお問い合わせいただき、貴社の業界向けWAAMソリューションを探求してください。
レーザー方式は、微細化された粉末を使用するため材料関連のコストが高くなる傾向がありますが、当社の「金属3Dプリンティング・ガイド」では、ワイヤー、粉末、アークといった各方式における主要なコスト要因を包括的に比較・検討いただけます。
