3Dプリントにより、エアバスは設計から完成品の製造までのプロセスを2週間で完了できる

出典: EOS

新しい民間航空機の初飛行は常に特別な意味を持ちます。画期的な製品であるエアバス A350 XWB は、設計当初から素材と製造プロセスの革新に重点を置いたことは明らかであり、その目標は単に世界で最も効率的な航空機を作ることだけではありません。将来志向の技術としての付加製造は、開発プロセスにおいて十分に考慮されました。テストプロジェクトの一環として、Sogeti High Tech の専門家は、旅客機の垂直安定板の前桁用の配線ハーネスブラケットを、最初のスケッチから完成品までわずか 2 週間という記録的な速さで開発することに成功しました。 EOS のテクノロジーと専門知識は、この開発プロセスに重要なサポートを提供します。

軽量で高品質: 垂直尾翼支持部の統合設計は、EOS アルミニウム AlSi10Mg によって可能になりました。
▌直面した課題<br /> このプロジェクトの目標は、最新のエアバス航空機モデル用のケーブル配線ブラケットを開発することです。このブラケットは、垂直安定翼のカメラに電力を供給し、データを送信するために使用され、乗客が客室外の景色を確認し、パイロットを地上方向に誘導できるようにします。

このミッションの最大の課題は、わずか 2 週間という短い納期でした。コンポーネントと現在のインストールの分析から、トポロジーの最適化、パラメトリック設計、完成品の製造まで、開発プロセス全体をこの時間枠内に完了する必要があります。また、ブラケットでは、後処理を避けるために、サポート構造をできるだけ少なくする必要がありました。さらに、コンポーネントの仕様では、スナップオンケーブルリテーナーの統合、重量の削減、およびその後の航空業界の認証の厳しい要件への準拠が求められました。

従来製造されたアセンブリは、成形された板金部品と多数のリベットで構成され、合計 30 個を超える個別部品で構成されます。上部のプラグコネクタは、ブラケットの他の部分とは異なる素材のプラスチックで作られています。目標は、プラグコネクタを含む単一のコンポーネントからなる統合ソリューションを開発し、構築と設置の時間を大幅に短縮することでした。積層造形の軽量化目標は、トポロジー最適化に基づくパラメータ研究を通じて決定されます。

▌ソリューション：30個の部品を1つに統合し、金属3Dプリントで製造<br /> この新しいコンポーネントでは、Sogeti High Tech は実績のある開発プロセスを使用して部品を設計しました。このプロジェクトは、採用される製造プロセスに照らして、従来製造された既存の部品を分析することから始まり、非常に好ましい結果が得られました。金属 3D 印刷技術は、その機能、材質、および元々の複雑な構造を考慮すると、このコンポーネントに最適な選択肢です。この技術が提供する設計の自由度により、複雑な構造を単一の部品で実現できるため、機能性に影響を与えることなく重量を軽減できます。

付加製造技術を使用して一体型に設計されたテールストックにより、部品の数が 30 個から 1 個に削減されました。アルミニウム合金 (AlSi10Mg) は、薄壁の複雑な構造に最適です。外部領域とのインターフェースは変更されず、非設計空間を形成するため、変更は必要ありません。定義された荷重をパラメトリックスタディのトポロジ最適化の境界条件として使用し、新しい設計の基礎を提供します。

従来、トポロジー最適化計算には CAE ソフトウェアが使用され、対照的に、構造設計には専用のソリューションが使用され、再設計には自由曲面が使用されます。 Sogeti High Tech が独自に設計を完了しました。 2 週間の納品サイクルを満たすために、EOS は EOSPRINT ソフトウェアを使用して、トポロジー最適化の結果に基づいて構築時間と最適化パラメータを計算しました。これにより、製造プロセスの可能性と制限を考慮し、サポート構造を回避しながら、製造された部品の CAE 表現が可能になります。優れたハードウェアに加え、EOS の包括的な専門知識により、スムーズなコンポーネント製造も保証されます。

▌結果：19時間で製造完了、30%の軽量化、完全なカスタマイズ<br /> Sogeti と EOS のコラボレーションにより、SLM テクノロジーの限界を考慮しながら、SLM テクノロジーが提供する設計の自由度を最大限に活用し、積層造形に最適化された部品の開発が実現しました。これにより、ケーブル配線用のプラグコネクタを設計に統合し、特定の重要な領域を局所的に強化して、構造を最適化することが可能になります。アセンブリ内の自立型ボイドと支柱により、現在の構造が安定し、後処理コストが最小限に抑えられます。

さらに、3D プリントではオンデマンド製造が可能になり、必要なときにいつでもステントを極めて迅速に製造できるようになります。層厚 90 μm の EOS M 400 での製造には、従来の製造では 70 日かかっていたのに対し、わずか 19 時間しかかかりません。これは、生産時間が 90 パーセント以上短縮されることを意味します。多数の個別のステップと、以前は 30 個あったコンポーネントを 1 つの中央アセンブリに統合したことにより、生産は 1 つのステップだけで実行できるようになりました。さらに、各部品を個別に製造したり在庫を保管したりする必要がなくなり、コストを大幅に節約できます。アセンブリ全体の保管も非常に簡単です。

Sogeti は、生産と開発にかかる時間を大幅に節約します。最初のスケッチから最終的なコンポーネントの完成までの全プロセスには、わずか 2 週間しかかかりませんでした。この配達時間は驚きです。同時に、この設計によりかなりの重量が軽減されます。従来製造された部品の重量は 452 グラムですが、積層造形されたワイヤーハーネスブラケットの重量はわずか 317 グラムです。周知のとおり、航空業界は燃料消費を最小限に抑えるために、あらゆる方法で重量を 1 グラムでも軽くしようとしています。

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