完全自動化された金属3Dプリント生産工場、2年間の試験運用で製造コストを50%削減

2019年5月7日、アンタークティックベアは海外メディアから、2017年から自動化された3Dプリント生産ラインの実証を行ってきたNextGenamプロジェクトがパイロットフェーズを完了したことを知りました。 Nextgenam は、Premium Aerotec、EOS、Daimler の共同プロジェクトであり、自動車および航空宇宙分野向けのコンポーネントをコスト効率よく生産できるデジタル付加製造工場を開発します。同社の生産ラインは、他の 3D プリントシステムと比較して製造コストを 50% 削減すると推定されています。

プレミアムエアロテックの取締役会長であるトーマス・エーム博士は、次のように述べています。「航空機業界に関して言えば、プレミアムエアロテックは現在、金属 3D プリントの国際的な先駆者です。現在の目標は、この専門知識を基にして、他の分野でも役立つようにすることです。したがって、Nextgenam の成功は、当社の戦略のもう 1 つの重要な要素です。」

Premium Aerotec は、エアバス航空機向けに 3D プリントされたチタン部品を提供する最初の部品メーカーであり、生産プロセスの管理を担当しています。 EOS はプロジェクトに必要なすべての機器とソフトウェアを供給しました。ほとんどの試験と生産に使用されたアルミニウム合金 (AlSi10mg) は、過去 2 年間の開発期間を通じて強度と仕上げが大幅に向上しました。

生産ライン全体が自動化されています。データの準備から、ロボットソーによって切断されるビルドプラットフォームからの最終的な部品の分離まで、手動操作は必要ありません。すべての金属粉末の積み込みと積み下ろし、印刷、熱処理、品質保証は、ロボットと無人輸送システムによって完全に自動化されています。生産ライン全体は 1 つの制御ステーションから実行されます。

EOS の CEO、エイドリアン・ケップラー博士は次のように語っています。「私たちは、プレミアム・エアロテックおよびダイムラーとのコラボレーションで達成した成果を非常に誇りに思っています。NextGenAM プロジェクトは、自動化されたプロセスチェーンの一部として、産業用 3D プリントをコスト効率よく量産に使用できる方法を非常に具体的に実証しています。ここで使用されているデジタルの可能性と組み合わせることで、このパイロット工場はデジタル製造への道のマイルストーンとなります。」

ダイムラーによる徹底的なテストの結果、プロセスと部品の両方が業界標準に適合し、一連の部品生産が開始されました。一例としては、ディーゼルトラックエンジン用のアルミ製ブラケットが挙げられます。ダイムラー・バスの 3D プリンティング・コンピテンス・センターは現在、バス用の最初の 3D プリントアルミニウム交換部品を評価しており、ガソリン車や電気自動車用の部品を生産する計画です。

ダイムラー AG の未来技術部門責任者、ジャスミンアイヒラー氏は、自動車業界に AM を導入したい理由を次のように説明しています。「積層造形は、最小シリーズ (限定版) の新車にも適しています。3D プリント用の部品を体系的に開発することで、生産コストをさらに削減し、品質を最適化できます。3D プリントは、自動車の高度な開発においても特別な意味を持っています。積層造形を使用して必要な少量生産を行うと、従来の生産プロセスよりもコスト効率が高く、迅速になることがよくあります。」

生産能力はさらに増加する

統合された品質管理を備えた継続的な 3D データチェーンにより、この生産システムは将来のインダストリー 4.0 ベンチマークの最初の例の 1 つになります。製造プロセスは完全に拡張可能であり、生産ラインを簡単に複製して工場の生産能力を高めることができます。この数値が増加するにつれて、将来さらに大幅な節約が期待されます。現在、パイロット設備は部品の生産を自動化し、大量生産の品質基準を満たすことができます。

ダイムラーが必要とする部品は、プレミアム AEROTEC 新技術生産ラインですでに製造されています。例えば、トラック部門ではすでに、Premium AEROTEC のトラック用ディーゼルエンジンブラケットを第一交換部品として採用しています。

トラックとバスの交換部品

3D プリント技術は交換部品の分野で非常に役立ちます。ツールに問題があった場合や、あまり使用されない交換部品の場合、3D プリントを使用すると、従来の砂型鋳造やダイカストのプロセスよりも部品の製造コストが低くなり、効率が上がります。 3D プリントされたアルミニウム製バス交換部品の最初のプリント要求は現在、ダイムラーバスの 3D プリントコンピテンスセンターで審査中です。バス分野の分析グループも現在、この技術の潜在的な応用を検討しています。

小型部品の量産化と開発促進のチャンス

「積層造形は、新車（限定版）の最小ロット生産にも適しています。3Dプリント用の特殊部品を体系的に開発することで、生産コストをさらに削減し、品質を継続的に最適化することができます」と、ダイムラーAGの未来技術責任者、ジャスミン・アイヒラー氏は述べました。「3Dプリントは、自動車技術の開発においても特別な意味を持っています。従来の生産プロセスと比較して、積層造形は通常、より少量でより経済的かつ迅速に製品を生産できます。」

3D プリンティングは、電気自動車のバッテリーを搭載する冷却回路用の統合基板など、内燃機関車両と電気自動車に等しく適用できます。

高い製品品質を標準装備

パイロットプラントでは、高い製品品質が標準となっています。航空宇宙部門では、高強度アルミニウム/マグネシウム/スカンジウム合金 (Scalmalloy® とも呼ばれる) の使用も指定されています。

自動車業界で頻繁に使用される従来の材料はアルミニウム合金 (AlSi10Mg) であり、その特性はパイロットプロジェクトで継続的に改善されています。 2年前にコラボレーションが始まったときと比べて、素材の強度や仕上がりの品質が大幅に向上しました。

Premium AEROTEC は、エアバス航空機生産向けにチタン 3D プリント部品を供給する世界初の部品メーカーです。同社は、金属および炭素繊維複合材で作られた航空機構造の開発と製造を主な事業とする航空宇宙分野の世界的リーダーです。同社はドイツのアウクスブルク、ブレーメン、ノルデンハム、ファレルに工場を構えている。 Premium AEROTEC は共同プロジェクトにおける生産プロセス全体を担当します。

EOS は、金属およびポリマーの産業用 3D プリントにおける世界的なテクノロジーリーダーです。 EOS は 1989 年に設立され、包括的な付加製造ソリューションを提供する先駆者および革新者として活動する独立運営の企業です。システム、材料、プロセスパラメータを含む EOS のソリューションポートフォリオは、お客様が製品品質において決定的な競争優位性を確立し、持続可能な生産を実現し、長期的な経済的利益を得るのに役立ちます。この共同プロジェクトでは、EOS がすべての 3D 印刷技術と関連ソフトウェアソリューションの提供、および生産チェーンを接続および管理するコントロールセンターの提供を担当します。

ダイムラーは、大規模量産における経験をこのプロジェクトに提供しました。ダイムラーの研究部門と先進開発部門は、このプロジェクトで緊密に協力し、生産プロセス全体にわたるコンポーネントサンプル、アルゴリズムの堅牢性、コンポーネントデータのデジタル化をカバーしました。自動車メーカーは、サンプル部品のテストと、3Dプリント用の標準化された製造仕様の作成も担当しています。さらに、量産向けの VDA 6.3 規格に従った検証と認証の監視も担当します。

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