DFAMとは?

DFAM(ディーファム)とは、「Design for Additive Manufacturing(付加製造のための設計)」の頭文字を取った略称です。DFAMは3Dプリンティング(アディティブ・マニュファクチャリング)のメリットを最大限に活かすための設計ガイドラインでありツールであると言えます。

正しいデータ設計なしには、いかに優秀な3Dプリンターや正確なセッティングであっても、最大の成果を得ることはできません。コンピュータ計算にとってのプログラミングのように、3DプリンティングにとってDFAMは不可欠な存在といえます。

DFAMの例としては、3Dプリンターのビルドプレート上にパーツを配置するような簡単な操作もあれば、より優れた効果を得るためにCAE解析の結果を反映させたり、3Dプリンティングによってのみ作成可能なパーツを造形したり、プリントするパーツを最適化したりするような複数の段階的な操作も含まれます。

こちらでは、ビジネスのためにDFAMの価値を理解したい方や、必要なスキルを持ったエキスパートを社内に採用したい方、または成長し続けるこの新しいスキルやプロセスについてもっと学びたい方のために、DFAMについてご紹介いたします。

トポロジー最適化、ジェネレーティブ・デザイン

トポロジー最適化とジェネレーティブ・デザインは、3Dプリンティングを用いることで複雑な形状の造形ができるようになったため、ここ数年でとても人気が出ています。

トポロジー最適化とジェネレーティブ・デザインの利点として、特定の力に耐え得る形状の造形や、部品の軽量化などが挙げられます。また、実際の造形を失敗しないために、設計時にパーツの形状(壁の厚さや自立する形状など)が一定の寸法を下回っていないかなどの「3Dプリントの適性をチェック」するメリットも持ち合わせていることが多くあります。

なお、トポロジー最適化とジェネレーティブ・デザインは、使用する3Dプリンターの方式やメーカーに左右されるため、一見小さいと思われる形状変更であっても問題が発生する場合があります。

トポロジー最適化された形状やジェネレーティブ・デザイン形状を理解して導入するには、専門のソフトウェア及びハードウェアのノウハウを必要とします。しかし、これらはその大きなメリットからDFAMの最もパワフルなツールとなってきています。

自動車産業での名門のブガッティによる3Dプリント製チタンブレーキキャリパー

パーツの統合

DFAMのコンセプトに、パーツの統合があります。これは、従来の設計・製造方法では複数のパーツを組み立てていたような部品であっても、DFAMを用いて複数のパーツを統合させれば、機能性を保持または増幅させながら組立てパーツの数を減らすことができます。これを行うには、エンジニアは従来の設計方法の制限にとらわれずに、パーツの組立てや設計を全く別の視点から再考する必要があります。

(画像:Markforged)

(画像:Markforged)

上記画像は工具メーカーStanley Black & Deckerの部品です。以前は4つのパーツが組み立てられて作られていましたが、DFAMによりたった1つのパーツで製造することができました。詳細はこちら

この事例では、特別なソフトウェアやハードウェアを使っていないにも関わらず、DFAMと3Dプリンターによって製造の効率が向上しました。こういった成功の鍵は、設計・製造を「アディティブ」の視点から考えていることです。これは、長年の間、従来の設計方法で製造のコンセプトを考えることに慣れ親しんできたエンジニアにとっては難しいことかもしれません。

ラティス構造

ラティス構造とは、3Dプリンターで作るパーツの内部を埋めるセル構造、インフィルのことを言います。ラティス構造のコンセプトとそのアプリケーションは、3Dプリンティングに対して多くの利点をもたらします。DFAMにおけるラティス構造は、鋳造におけるリブと似ていると言えます。

ラティスのパラメーターを変えることで、パーツの機械的特性を変えることができます。3Dプリンティングの方式によってはその効果の出方が異なりますが、DFAMにとって重要であることには変わりありません。

ブレーキレバー内のラティス構造のインフィル(画像:Markforged)

ブレーキレバー内のラティス構造のインフィル(画像:Markforged)


3Dプリンティングにおける様々な最適化方法

DFAMにおけるもう一つのスキルは最適化です。最適化するための戦略は非常にたくさんあり、多くは3Dプリンティングの方式やメーカーごとに特化していますが、一般的に最初にとるステップは既存の問題を解決し、3Dプリンティングの最適化の方法を探ることです。例えば、造形時のパーツの向きを縦から横倒しに変えるようなシンプルな設計変更でも、時には造形での劇的な違いを生み、成功へ導くことがあります。

DFAMは、3Dプリンティングにおいて成功するためのマスターすべき重要なスキルのひとつです。私たちの経験に基づいて言えば、DFAMのプロセスを適用することで、3Dプリンター造形ビジネスの価値は倍になると推測しており、その効果は非常に大きいものと考えています。

3D Printing Corporationでは、DFAMの支援や設計代行を承っております。DFAMにご興味のある方はお問い合わせ下さい