ポルシェがモーターローターシャフト用の新しい3Dプリント技術を披露

出典: Only Know Cars

革新的な生産方法は製造業界に大きな利点をもたらし、もちろん顧客にも利益をもたらします。ポルシェは、付加製造と新しいレーザー技術によってもたらされる新たな試みを明らかにし、将来の新たなトレンドを見据えています。

積層造形は一般に 3D プリントと呼ばれ、金属材料の 3D プリントは、より高エネルギーのレーザーに依存して完成します。この 2 つを組み合わせたものを総称して SLS レーザー焼結 3D プリントと呼びます。

レーザーは金属またはプラスチックの粉末をマイクロメートル単位で層ごとに重ね、徐々に層を融合させて完成品を形成します。従来の鍛造技術と比較すると、金属3Dプリントは、大量の火花が発生しやすく、可燃性混合ガスを爆発させる可能性があるため、より安全であり、鍛造生産現場では絶対に厳格な安全管理を行う必要があります。従来は不可能だった部品を製造できるのが、3Dプリントの最大の強みです。

3D プリントを使用して製造される複雑な部品は、最大 80 個の個別部品で構成する必要はなく、1 つの完全な部品として作成できます。形状はもはや制限要因ではありません。自然から得たデザインのインスピレーションさえも、鍛造よりも強い構造を作り出すことができ、複雑な冷却チャネルや、より強くて軽い中空形状など、バッテリーパックや燃料電池周辺の冷却システムのためのより効果的な設計方法を提供できます。

ヴァイザッハ研究開発センターでは、ポルシェは従来の旋削やフライス加工のボトルネックを打破しました。たとえば、内部リブ付きの中空シャフトは、従来の加工方法では「一体型」で生産できません。複数の部品を組み合わせるか、部品の容積が制限されるため、強度と耐久性の飛躍的な向上は困難です。

現在、ヴァイザッハ研究開発センターのエンジニアは、電動モーター用の中空ローターシャフトの開発に成功しました。外見は一般的なローターシャフトとあまり変わりませんが、3Dプリント方式により、内部にさらに洗練された隆起リブ設計を施すことができ、強度を大幅に高めることができます。

ポルシェはこのローターシャフトの製造工程を惜しみなく世界に公開しました。まず、原料金属粉末を酸化しにくい不活性ガス（CO2など）の流れでノズルに導き、ノズルとレーザービームを同じ点に集束させて、レーザーで金属粉末を溶かします。このプロセスは5軸で操作できます。金属粉末をプログラム的に表面上の任意の特定の点に適用すると、部品がそれぞれ 20 ～ 100 ミクロンの厚さの複数の層に成長し、この方法によって想像できるほぼあらゆる形状を生成できるようになります。

しかし、この中空ローターシャフトの製造における最大の欠点は、かかる時間です。長さ 50 センチメートルのローターシャフト 1 本の製造には約 13 時間かかります。従来のプレス、フライス加工、鋳造のプロセスは、生産速度の点で依然として決定的な優位性を持っています。

開発者は、3D プリント部品の製造を加速させる方法について徹底的な研究を行うだけでなく、従来の方法で製造された部品とこれらの革新的な方法を使用して作成された部品との相互適用を継続的に最適化しています。また、この新技術により、異なる材料を組み合わせることも容易になることが多くあります。たとえば、数千度のレーザー光線を使用して、さまざまな焦点合わせ方法を使用してステンレス鋼とプラスチックを融合することができます。このハイテクプロセスには、より厳密な精度管理が必要であり、これが「インダストリー 4.0」にアップグレードする必要がある重要な理由の 1 つです。 AI人工知能コアによって制御されるプロセス精度は、従来のアクチュエータフライス盤や産業用ロボットの能力をはるかに超えます。

3D プリントは、特別な限定版のクラシックモデル用の非常に希少な部品の製造にも使用できます。
小ロット生産により、部品の供給が途切れることはありません。

最終的なビジョンは、生産プロセスにおけるすべての機械とワークステーションを相互にネットワーク化することです。これは、自動車メーカーに利益をもたらすだけでなく、顧客に具体的な利点も提供します。たとえば、顧客の個別のニーズは、下流の仕上げや製造プロセスだけでなく、生産段階で直接満たすことができます。さらに重要なのは、顧客が生産開始前に特別な設備、色、ホイール、材料を変更できるため、より寛容な個別のカスタマイズが可能になることです。

出典: Only Know Cars

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