治具・金型の設計を効率化する3Dプリンター向けモデリングソフトウェア

治具・金型の3Dプリンター向け設計

金型やダイス、治具や固定具、ドリルガイドといった、製造に用いる型や治工具を3Dプリンター（AM：Additive Manufacturing、積層造形）向けに設計する用途です。

3Dプリンターでの製造を前提に設計することで、従来の加工方法では実現が難しかった、部品形状に沿う内部の冷却チャネルや複雑な穴形状のパターンといった構造を型に組み込めます。あわせて、生産や組立を容易にするカスタムの治具・固定具を、用途や対象部品ごとに柔軟に設計することも可能です。

治具・金型製作における課題

案件ごとの個別設計の負荷

治具や固定具は部品や工程ごとに個別の設計が必要になりやすく、設計のやり直しや仕様変更のたびに工数がかさみます。これが生産の立ち上げや仕様変更への対応において、ボトルネックになることがあります。

従来工法による形状の制約

機械加工では、部品の形状に沿った複雑な三次元の冷却チャネルのような構造を、型の内部に作り込むことが困難です。そのため金型の冷却性能やサイクルタイム、寿命の面で制約が生じる場合があります。

3Dプリンター向けモデリングソフトウェア nTopによる解決策

コンフォーマル冷却チャネルの設計

nTopは、陰関数モデリング（インプリシットモデリング）という手法を基盤としており、従来のCADでは扱いにくかった複雑な形状を軽快に設計できます。この技術を用いることで、部品形状に沿ったコンフォーマル冷却チャネルを金型の内部に設計できます。

カスタム治具・固定具の設計

治具や固定具、ドリルガイドといった治工具を、用途や対象部品に合わせて設計できます。設計自動化やワークフローの再利用と組み合わせることで、案件ごとに形状の異なる治工具を作り分けられます。

設計自動化とワークフローの再利用

複数のコマンドを組み合わせる設計手法により、設計プロセス自体を自動化できます。一度作成したワークフローは別のモデルにも再利用でき、繰り返しの設計作業を大幅に削減します。さらに、多数の穴形状のパターンの一括生成や、シェル化・可変肉厚といった高度なモデリングにも対応します。

nTop活用による期待効果

金型の冷却性能と寿命の向上

コンフォーマル冷却チャネルを金型に組み込むことで、成形時の冷却を最適化できます。これにより、成形のサイクルタイムの短縮や金型寿命の延長につなげられることが期待できます。

治工具の設計時間の短縮

設計自動化やワークフローの再利用により、案件ごとに仕様の異なる治工具の設計にかかる時間を短縮できます。板金加工に用いるロボットハンド（グリッパー）を再設計した事例では、一度構築したワークフローの再利用により、半日で4種類の設計案を作成しています。設計変更にも迅速に対応できるため、生産の立ち上げや仕様変更時の治工具の準備の迅速化が期待できます。