金属SLSで内部空洞を持つ複雑な部品を造形できる？粉末はどう除去する？
製造工学の観点から見ると、内部空洞を持つ複雑な部品を製造できるという点は、金属選択的レーザー焼結（SLS）、または一般的に呼ばれるダイレクトメタルレーザー焼結（DMLS）やレーザーパウダーベッド溶融（LPBF）の最大の利点の一つです。この能力は、従来の除去加工法や他の多くの製造プロセスと根本的に異なる点です。
かつてない複雑形状を実現する能力
はい、金属SLSは複雑な内部空洞を持つ部品の製造に非常に適しています。 このプロセスは、金属粉末をレーザーで層ごとに溶融・積層して構築します。周囲の未焼結粉末が自然に部品を支持するため、内部チャンネル、ハニカム構造、アンダーカット、中空構造など、機械加工や鋳造では一体成形不可能な複雑形状を実現できます。これは以下のような用途で特に有用です：
コンフォーマル冷却チャンネル： 射出成形金型やダイカストツールにおいて、DMLS 3Dプリンティングにより、金型キャビティの輪郭に沿った冷却チャンネルを形成できます。これにより、サイクルタイムを大幅に短縮し、製品品質を向上させます。
軽量化： 航空宇宙分野の部品では、内部ラティス構造により重量を削減しつつ構造剛性を維持します。
流体流動の最適化： 自動車や発電システムで使用される、燃料・空気・油圧流体のための複雑な内部マニホールドやノズルの流路を最適化できます。
重要な工程：粉末除去プロセス
未焼結粉末はこの複雑性を可能にしますが、その除去は極めて重要であり、しばしば難しい後処理工程の一つです。粉末除去の戦略は設計段階から考慮する必要があります。
粉末除去を考慮した設計： 最も重要なのは、設計段階で粉末排出口（エスケープホール）を組み込むことです。内部空洞は外部に通じる穴を持たなければならず、粉末が流出できるよう十分な径を確保します。穴のサイズと配置は重要で、低部や分岐点など、粉末が溜まりやすい箇所に戦略的に設ける必要があります。
初期除粉（デパウダリング）： 造形完了後、部品をプラットフォームから取り外した時点で、まず手作業でバルク粉末を除去します。専用ステーションでブラシ、ピック、圧縮空気などを使用します。複雑な部品ではこの工程が時間を要し、内部形状を損なわない慎重な作業が求められます。
高度な粉末除去技術： 内部ネットワークが複雑で粉末が詰まりやすい場合、以下のような高度な方法が採用されます：
検査と確認： 特に流体マニホールドなどでは、粉末が完全に除去されたことを確認することが極めて重要です。内視鏡（ボアスコープ）検査やX線CTスキャンによって内部流路の清浄性を確認することがあります。
エンジニアリング指針と制約
穴径とアクセス性： 粉末排出口の径には実用的な限界があります。小さすぎると粉末が詰まりやすく、完全に排出できない場合があります。可能な限り大きな開口径を設計することが推奨されます。
粉末閉じ込めリスク： 設計が不十分だと、「孤立空間」や長く曲がりくねった通路に粉末が残留する可能性があります。これは不要な質量増加、熱特性の変化、または運用中の汚染につながる恐れがあります。
後処理との統合： 粉末除去は一工程にすぎません。これらの部品は通常、応力除去および特性向上のための熱処理を経て、重要な表面をCNC加工で仕上げ、精密な公差を実現します。
まとめると、金属SLSは複雑な内部形状を持つ部品を製造する能力において他に類を見ない技術です。しかし、この能力を最大限に活かすには、製造性を考慮した設計（DFM）アプローチが不可欠であり、内部空洞を完全に清掃・除去する厳密な後処理ワークフローが求められます。
