Siemens Additive Manufacturing Design Lab が 3D プリントのアプリケーション革新をどのように推進しているかをご覧ください。

Siemens Additive Manufacturing Design Lab が 3D プリントのアプリケーション革新をどのように推進しているかをご覧ください。
積層造形/3Dプリンティングは、従来とは異なる材料加工技術です。部品の設計最適化と積層造形プロセスにより、全く新しい構造を創り出し、これまで不可能だった機能も実現可能です。シーメンスがベルリンに積層製造設計研究所を開設したのは、まさにこうした積層製造の利点を重視したためです。

シーメンスは、積層造形技術を最大限に活用するには、設計思考の再構築が不可欠な前提条件であると考えています。エンジニアは、従来のプロセスで形成された思考を打ち破り、3Dプリント部品を設計するための新しい認知的方法を採用する必要があります。シーメンスが積層造形設計研究所を設立した背景には、積層造形の思考能力を養い、製品のイノベーションを促進するという目的があります。



画像提供: シーメンス

革新的な部品と積層造形ソフトウェアの開発に協力する
<br /> シーメンス ベルリン アディティブ マニュファクチャリング デザイン ラボには、コンピューター設計の専門家、シミュレーションの専門家、製造プロセスの専門家など 30 名からなる専門チームがいます。チームは専門知識を活用し、シーメンスのさまざまな事業分野と共同で特定のプロジェクトを開発しています。必要であれば、その場でアドバイスすることもできます。例えば、事業部が顧客と積層造形における協力の可能性について話し合った場合、専門家チームは話し合いの最後に、その部品が積層造形に適しているかどうかについて顧客にフィードバックすることができます。
仮想空間での共同作業<br /> ラボには、シーメンス NX 設計ソフトウェアやトポロジー最適化ソフトウェアなどのデジタル設計ソリューション一式を備えた、エンジニアが新しい部品を設計できるワークステーションが 2 台あります。ラボには、VR グラスやプロジェクション ウォールなどの他のデジタル コラボレーション ツールも装備されています。


シーメンスのエンジニアがガスタービンブレードの 3D プリントの可能性について議論しています。画像提供: シーメンス 製品開発者はこれらのテクノロジーを使用して、仮想デジタル空間で設計オプションを検討し、設計の詳細をあらゆる角度から確認して最適化することができます。デザインに満足したら、さまざまな 3D プリンターを使用して、デジタルの世界を実際の初期プロトタイプに変換できます。

積層造形シミュレーション技術の共同開発
<br /> しかし、すべての積層造形作業がそれほど単純というわけではなく、部品の積層造形の失敗につながる要因は数多くあります。失敗を減らすために、シーメンスのアディティブ マニュファクチャリング デザイン ラボの専門家は、顧客と材料やプロセスについて話し合うだけでなく、シーメンスのデジタル化部門と協力してシミュレーション ツールを開発しています。


市場観察に基づいて、研究所は最近、AM プロセス シミュレーションと呼ばれる NX モジュールを開発しました。設計が完了したら、このモジュールを使用して積層造形プロセスをシミュレートし、積層造形の成功率を向上させます。シミュレーションがなければ、エンジニアはさまざまなパラメータを試し、それらのパラメータで希望する最終製品が生成されるかどうかをテストする必要がありました。シミュレーション技術を使用することで、エンジニアはコンポーネント機能の設計革新にさらに集中できるようになります。

従来のデザイン思考を打ち破る革新的な製品<br /> シーメンスの産業用ガスタービンは、設計者が積層造形を通じて生み出したソリューションの良い例です。

シーメンスは水素を燃焼できるガスタービンを設計しましたが、バーナートップの設計には高い要求がありました。バーナーは高温に加熱されるため、より効率的な冷却システムを設計する必要があります。

シーメンスのエンジニアは、粉末床金属融合積層造形技術を使用して、設計時に格子構造を燃料供給システムに統合し、天然ガスや水素が流れる際により多くの熱を除去しました。このようにして、燃料が冷却剤となり、バーナーの冷却問題が解決されます。シーメンスのエンジニアが従来の考え方を捨てたからこそ、このような設計と結果が可能になったのです。

付加製造はシーメンスにとって戦略的に非常に重要な意味を持っています。この技術はシーメンスの 14 の「コア技術」の 1 つです。シーメンスの付加製造能力の重要な部分として、付加製造設計研究所はシーメンスの付加製造部品の製造をサポートしています。

市場観察によると、3D プリントが工業化製造へと向かうトレンドに直面して、シーメンスは 3D プリント向けの包括的な積層製造エコシステムを構築しています。このエコシステムには、積層製造設計ラボや積層製造工場だけでなく、シームレスに統合された一連のソフトウェア ソリューションも含まれます。
シーメンスはすでにスウェーデンのフィンスポング工場でガスタービン部品を生産しており、同工場には約20台の3Dプリンターが設置されている。 50台以上のプリンターを備えたシーメンスの付加製造工場は、英国ウースター市に2018年12月にオープンしました。 3Dサイエンスバレーは、シーメンスが米国と中国にも積層設計研究所を設立する計画があることを知った。

シーメンスの製造分野における主なソフトウェア サービス製品には、設計およびエンジニアリング ソフトウェア、シミュレーション ツール、完全な処理機械と工場の自動化をサポートするサポート ハードウェア、およびクラウドベースのオープン IoT オペレーティング システム MindSphere と相互接続されたデバイスが含まれます。

シーメンスのソフトウェア ソリューションの主な特徴は、シーメンスのアプリケーションで検証されていることです。たとえば、完全に積層造形(AM)を使用して製造されたシーメンス エナジーのガスタービン ブレードの成功は、シーメンスのソフトウェア部門に大きな自信を与えました。ブレードは、13 メガワット (MW) のシーメンス SGT-400 産業用ガスタービンに取り付けられています。タービンブレードは高性能多結晶ニッケル超合金粉末で作られており、タービンの高速回転による高圧、高温、回転力に耐えることができます。

シーメンスの統合された付加製造ソフトウェアおよびハードウェア ソリューションは、付加製造の付加価値プロセスのすべての段階をカバーします。統合された AM ソリューションにより、AM 機器メーカーと AM ユーザーは、単一のマシンを使用した試作および小規模生産から産業規模の連続生産への移行を加速できます。


出典: 3Dサイエンスバレー

シーメンス、シーメンス、製造、製造設計

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