イタリアのAidro Hydraulicsは3Dプリントを使用して油圧部品を製造しています

出典: EOS

イタリアの油圧部品メーカーである Aidro Hydraulics は、積層造形技術を使用して新世代の油圧ソリューションを開発しました。同社の目標は、特にマニホールドのような複雑な部品に関して、従来の生産の限界を超え、応答時間の短縮とパフォーマンスの向上を実現することです。

AidroHydraulics は 2017 年に EOS M290 を導入し、積層造形技術によって複雑な形状のカスタムソリューションの設計と印刷を可能にしました。積層造形は、複数のコンポーネントを 1 つに統合した軽量でコンパクトな油圧製品、特に特定の用途向けの小ロット部品の生産に最適であることが証明されています。 35 年を超える業界経験を持つ AidroHydraulics は、付加製造を将来の開発にとって理想的な選択肢であると考えています。同社は、積層造形の利点を最大限に活用するために、わずか数時間で試作できる 3D プリント金属シースを設計しています。

上の画像は、3D プリントされたステンレス鋼のマニホールドを示しています。これは、従来の油圧バルブブロックを、異なる革新的な設計アプローチを使用して再設計する方法の例です。必要に応じてこれらのバルブを必要な場所に配置し、接続します。さらに、バルブブロックの内部通路が最適化され、補助プロセス穴が不要になったため、流量が向上し、スペースが節約され、流体漏れの潜在的なリスクが排除されました。

さらに、Aidro Hydraulics は、従来の製造方法 (鋳造および CNC) と比較した 3D プリントの利点を分析する他のケーススタディも実施しています。

従来の生産は、金属材料のブロックから始まり、伝統的な製造方法で機械加工され、余分な外部部品が取り除かれて目的の形状が実現され、次に油圧流体が流れる内部パイプがドリルで穴あけされます。これらのパイプを正確に掘削するのは非常に困難です。パイプは特定のポイントで正確に接合する必要がありますが、一部の「盲点」掘削位置では、パイプを正確に位置合わせできないことがよくあります。さらに、穴あけ加工の際には、加工穴を最後に開けて密閉する必要があり、加工穴の位置で部品の漏れが発生する可能性があります。

積層造形を活用することで、油圧バルブブロックの内部パイプラインが最適化され、内部パイプライン内の流体の流れが改善され、バルブブロック全体の容積が従来のバルブブロックよりも小さくなり、潜在的な流体漏れの問題が回避されました。

また、全体の処理フローでは、従来の製造方法では金属ブロックを完成品に加工するのに数か月（6～12か月）かかりますが、3Dプリント技術を使用すれば、油圧部品の印刷は数日以内に完了します。部品に印刷や塗装が必要な場合は、完成までに 1 ～ 2 週間かかる場合があります。

コストの面では、少量バッチの油圧部品の製造では積層造形法の方が大幅に安価です。プロトタイプ作成の観点では、3D プリントを使用すると、同じプロトタイプの異なるモデルを同時に印刷できます。

油圧製品に使用される材料は、油圧システムの高圧に安全に対処できるほどの強度と耐腐食性を備えている必要があります。最も一般的な材料は炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウムです。 3D プリントでは、同じ製造プロセスを通じて、より幅広い材料オプションが提供されます。したがって、ステンレス鋼（316L、17-4PH）、アルミニウム合金（AlSi10Mg）、チタン合金（Ti6Al4V）、高温ニッケル基合金（IN625またはIN718）、またはマルエージング鋼を選択できます。

別の特定のテストでは、3D プリントされたマニホールドを再設計して、より軽量なオブジェクトを生成することになりました。付加製造では製造材料の必要量が大幅に削減され、バルブの最終重量が 60 パーセント削減されます。通常、標準の減圧弁は亜鉛メッキ鋼で作られていますが、減圧シリンダーを追加することで、ステンレス鋼バルブの直接作動圧力が低減されます。さらに、圧力テストでは、3D プリントされたバルブは従来のバルブと同じ結果を示しました。

Aidro Hydraulics は 3D プリントにアルミニウム合金を使用しています<br /> 積層造形法で提供されるさまざまな材料をテストするために、ステンレス鋼、アルミニウム合金、マルエージング鋼で油圧バルブを 3D プリントしました。ステンレス鋼素材は耐腐食性が非常に高く、石油・ガスや海軍分野などの特殊な用途で広く使用されています。アルミニウムは軽量であることが特徴で、マルエージング鋼は延性を失うことなく優れた強度と硬度を持つことで知られています。

「軽量アルミニウム合金は、おそらく最も軽量で、優れた機械的特性を持つ材料であるという利点がわかりました」と、Aidro Hydraulics の CEO である Valeria Tirelli 氏は述べています。「実際、250 bar で通常の従来のマニホールドと同じように機能する油圧マニホールドを設計し、印刷することができました。さらに、非常に精密な設計と詳細な FEA 研究により、より高い圧力で機能する油圧コンポーネントソリューションを生み出すことができました。従来の油圧の世界では、アルミニウム合金は高圧には適していないと考えられていましたが、AM と新しい設計方法のおかげで、非常に優れた結果を達成できました。」

AidroHydraulics は主にステンレス鋼とアルミニウム合金、具体的には 3D プリントで使用される最も一般的なアルミニウム合金である AlSi10Mg を扱っています。さらに、今後発売されるF357アルミニウム合金（AlSi7Mg0.6）にはベリリウムが含まれていません。

「3D プリントされたアルミニウム合金では、重量の最適化に重点を置いています」と Valeria Tirelli 氏は言います。「たとえば、ハンドヘルドデバイスアプリケーション用の油圧マニホールドを設計したところ、従来のマニホールドに比べて 70% の軽量化を達成しました。ただし、研究センターで開発されている新しい材料の実験にも興味があります。」

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