LENSレーザー溶融エアジェット金属3Dプリント技術

LENSレーザー溶融エアジェット金属3Dプリント技術

レーザー溶融エアジェット金属粉末成形（LENS）システムは、高出力レーザーを使用して金属粉末を3次元ベース構造上に高密度に溶融し、金属3Dプリントを実現します。コンピュータ支援設計 (CAD) ファイルによって提供される幾何学的形状データを使用することで、金属材料の点単位および層単位の溶融堆積を制御します。 3D 印刷プロセスの幾何学的完全性と機械的信頼性を確保するためのソフトウェアと閉ループ制御システムが装備されています。

LENS プロセスは、アルゴンで満たされた密閉された作業チャンバー内で実行されます。作業室内の酸素と水分の含有量は 10 ppm 以下に保たれ、部品の清浄度が確保され、材料の酸化が防止されます。金属粉末原料は、流量を正確に制御できる Optomec 独自の粉末供給システムによってプリントヘッドに供給されます。単一層の材料の溶融堆積が完了すると、粉末ノズルは次の層に移動します。このようにして、固体コンポーネント全体を層ごとに構築できます。溶融堆積された部品は、加熱、熱間静水圧プレス、または特定の機械加工を受ける場合があります。

高出力レーザーの使用、プロセスパラメータ制御、および作業環境全体の制御により、LENS テクノロジーはチタン、ステンレス鋼、クロムニッケルインコネル合金などのさまざまな高性能金属材料を効果的に処理し、特殊な用途に求められる重要な品質要件を満たすことができます。

LENS テクノロジーは、スタンドアロンシステムとして使用することも、既存または新しく構築された CNC 工作機械システムに統合できるモジュール式印刷デバイスとして使用することもできます。 LENS 金属積層造形装置は、従来の機械加工と同じプラットフォームシステムで動作し、既存の基盤を活用して、機械工が使い慣れたユーザーインターフェイスを使用して積層造形機能を操作できるようにします。

LENS 3D 積層プリンターとその応用
Optomec の 3D 金属印刷装置は、製品ライフサイクル全体にわたって、材料の研究開発、機能プロトタイプの設計、付加加工と切削のハイブリッド処理と製造、表面コーティング、再加工、修理に使用できます。

損傷した部品を修理する
半製品の再加工および加工
ラピッドプロトタイピング
表面コーティング
ハイブリッド加工と製造
材料研究開発
LENS 450 実現可能性実験用の簡易エントリーレベルの小型プリンター
LENS M$-7 メソスケールの迅速な製品プロトタイピング用プリンター
LENS 850-R 大型印刷装置
CNC工作機械システムに統合可能なLENSシリーズ
さまざまな他の生産および処理システムに統合できるモジュラーLENSプリンター

金属部品の3DプリントにおけるLENSの主な利点

豊富な経験、20年以上にわたり産業用途向けのLENS金属積層造形技術と機器を提供
柔軟性: LENS金属積層造形技術は、製品ライフサイクル全体を通じてさまざまな製造プロセスに適用できます。
低コストの垂直フライス盤にLENS技術を手頃な価格で統合
異なる材料を異なる組成比で単一のサンプルに印刷できる独自の機能
各製品が同じ品質要件を満たすように、プロセスパラメータを高品質に閉ループ制御します。
加熱と熱の影響を受ける領域を最小限に抑えるための、正確で高度に集中した局所処理
ハイブリッド、新機能の追加、または既存のコンポーネントの修復

損傷したコンポーネントの修理高価な金属コンポーネントの損傷を修理することは、コンポーネントの耐用年数を最大限に延ばし、機器の運用コストを削減し、運用準備を維持するための重要なステップです。摩耗または損傷した部分に局所的に材料を追加する修復方法により、プロセスパラメータを特別に制御して優れた材料特性を実現できます。 LENS コンポーネント修復プロセスは、摩耗や損傷の箇所を最小限の加熱領域で溶かして追加材料を配置する、非常にターゲットを絞った精密なプロセスであり、ガスタービンエンジンによく見られる最も繊細な薄壁コンポーネントを修復できます。 LENS 添加剤を使用して修復された構成材料の機械的特性は、通常、鍛造材料の機械的特性と同等かそれ以上です。 LENS システムは、既存のコンポーネントに対して付加的な修復を実行できるため、機器のメンテナンスやコンポーネントの損傷修復において非常に重要かつ効果的なツールとなります。

防衛および航空宇宙コンポーネントの修理を可能にするために、LENS 印刷プロセスは厳格なプロセスパラメータ内で最適化されています。現在、世界中のメンテナンスサービス施設で金属部品の修理や部品の損傷の修復に広く使用されています。

ラピッドプロトタイピング印刷 LENS プリンターを使用すると、コンピューター上の CAD モデルから直接、金属プロトタイプ部品を迅速に製造できます。 LENS プリンターは非常に大きな金属部品を製造でき、その印刷速度は通常、他の金属積層製造方法よりも 10 倍以上高速です。 CAD プロトタイプモデルを修正および調整することで、新しい設計コンセプトを迅速に評価し、R&D 設計から最初の製品生産までの時間を短縮できます。

金属材料の研究開発

△LENSプリンティングを用いて金属組成の勾配を持つ材料構造を製造（ポーランド軍事大学提供）

LENS 印刷システムにより、材料研究者は優れた特性を持つ新しい金属材料のプロトタイプを迅速に作成できます。従来の金属加工装置を使用すると、各材料サンプルに対して単一の材料化学評価しか実行できないため、研究者は材料の研究開発に多くの時間を費やす必要があります。 LENS 印刷システムを使用すると、研究者は複数の金属材料を組成勾配の形で単一のサンプルに組み合わせることができるため、単一のサンプルを使用して冷却速度、材料組成比、微細構造、機械的特性間の相関関係を測定できます。 LENS 金属 3D プリンターは、Antarctic Bear が立ち上げた「グローバル 3D 印刷製品ライブラリ」アプレットで見つかります。

ハイブリッド加工ハイブリッド金属加工製造アプローチは、工業メーカーに大幅なプロセス改善の可能性をもたらします。

ハイブリッド製造とは、金属積層造形 (AM) と従来の切削技術を組み合わせて、同じ機械で同じ部品に対して各プロセスを実行できるようにする方法を表す用語です。このハイブリッド製造アプローチにより、新しい金属付加製造技術を導入する際のリスクとコストが削減され、工業メーカーにプロセス改善へのより実用的で段階的な道筋が提供されます。

Optomec は、金属付加製造技術をモジュール式の LENS 印刷装置に設計しました。この装置は、他の金属加工および製造作業プラットフォーム (CNC フライス盤、工作機械、ロボット、特殊構造など) と組み合わせて、ハイブリッドな生産および処理システムを形成できます。例えば、LENS 印刷装置を CNC 垂直フライス盤に統合すると、単一の機械フレーム上で局所的な材料堆積や切断などの付加的処理と減算的処理によって、同じ金属部品を加工または修復できるようになります。また、これらの製品は、他のLENS金属3Dプリンターとともに、WeChatミニプログラム「グローバル3Dプリント製品ライブラリ」に掲載されています。

ハイブリッド製造アプローチを使用すると、付加印刷技術の導入にかかるコストとトレーニングの障壁を軽減できます。 LENS 積層造形装置は、既存の切断機自動化プラットフォームに統合することができ、低コストの 3D 金属印刷機能を提供します。さらに、ハイブリッド製造機械では、積層および切削プロセス制御を同じユーザーインターフェイスに統合できるため、機械工はトレーニングや処理に使い慣れたインターフェイスシステムを簡単に使用できるようになります。

Optomec の違い 20 年以上にわたり、Optomec は段階的なアプローチを採用し、顧客が付加製造技術の利点を効果的に活用して製造業務の収益性を最大化できるよう支援してきました。 Optomec にとって、積層造形技術を使用する目的は、さまざまなコンポーネントとその製造プロセスに付加価値を与えることです。 Optomec の 3D 印刷装置を使用すると、完全な 3 次元部品を印刷したり、従来製造された 2 次元または 3 次元部品に必要な追加機能を追加したりできます (print-on™)。この微妙だが重要な違いにより、Optomec の付加製造技術は既存の従来の製造方法と共存し、連携して、より多くの価値を提供できるようになります。 Optomec は、他の生産プロセスプラットフォームへの統合を容易にするオープン 3D 印刷システムアーキテクチャも提供しています。 Optomec は、顧客を単一の材料サプライヤーに縛り付けることを望んでいません。多くの場合、顧客は複数のサプライヤーから材料を直接購入できるため、コストが削減され、より安全で信頼性の高い製品材料サプライチェーンが確立されます。業界で実証済みの Optomec のモジュール式 3D 印刷技術は、さまざまな工場自動化システム、ロボット、CNC プラットフォームなどに簡単に統合できるため、機器の設置にかかるコストとリスクが削減されます。

付加製造の背後にある材料科学は、このプロセスを製造業に革命的な変化をもたらした重要な要素です。 Optomec は、構造用および導電性金属、セラミック、導電性接着剤、誘電体、半導体、生体材料、および航空宇宙、医療、民生用電子機器製品の製造に使用されるその他多くの材料を含む、幅広い機能性材料を印刷できる付加製造技術を提供しています。この独自の 3D 印刷技術により、必要な場所にのみ機能性材料を選択的に印刷することも可能になり、構造に望ましい特性を追加したり、最終製品の機能性を強化したりすることができます。 3D 印刷プロセスは、必要な機械的または電気的材料の機能特性を生み出すために正確に制御できます。印刷プロセス中にさまざまな材料を混合して、新しい合金やコンポーネントの勾配構造を作成し、製品の材料特性を改善することもできます。