共同イノベーション、材料とプロセスの開発、エアバスはどのようにして 3D プリント技術を徐々に応用していくのでしょうか?

共同イノベーション、材料とプロセスの開発、エアバスはどのようにして 3D プリント技術を徐々に応用していくのでしょうか?
エアバスは3Dプリント分野における世界的な先駆者であり、3Dプリント技術の応用と開発を促進するためにドイツのブレーメンに3Dプリント技術センターを設立しました。エアバスはこれまで、プラスチックスペアパーツ、金属ブラケット、キャビンバイオニック隔離構造など、さまざまな航空機部品の製造に3Dプリント技術を適用しており、機能統合型航空機油圧部品も初のテスト飛行を実施しました。


エアバス・エマージング・テクノロジーズ・アンド・コンセプツの 3D プリント専門家であるピーター・サンダー氏は、付加製造技術の産業応用の先駆者であると同時に、エアバスの 3D プリント技術の発展に深い感銘を受けた人物でもあります。エアバスの 3D プリント技術への取り組みと、中小企業に 3D プリント技術を活用する方法に関するアドバイスについて、彼の説明を見てみましょう。

社内の共同イノベーション<br /> ブレーメンにあるエアバスの材料およびプロセス開発者は、15年以上にわたって3Dプリントの分野で活動してきました。当初はプラスチック3Dプリントとラピッドプロトタイピングアプリケーションに重点を置いていましたが、過去5〜10年間で、3Dプリント技術がエアバスに与える影響は大きく変化しました。現在、ほぼすべてのエアバス顧客が3Dプリントの大きな可能性を認識しています。

エアバスは 2010 年に、社内のさまざまな部門からメンバーを集めた「イノベーション グループ」を設立しました。これは部門や分野の枠を超えた組織です。革新的な技術を開発し、それを実際の業務に導入することが目的です。イノベーション チームは、まず 3D プリントと自動設計に重点を置いています。チームはエアバス社内の専門家と連携し、3D プリント技術によって革新および製造できるアプリケーションを探しています。

この目的のため、イノベーション グループは、エアバス ヨーロッパ内で活動を開始しました。その目的は、社内の専門家が 3D プリント技術の応用に関する提案を行えるようにすることです。 2014年、同グループはわずか6週間で200件の提案を集めた。 3 か月の分析と調査を経て、3D プリントの実現可能性のある 13 のプロジェクトが選定され、エアバス グループの幹部に提出されました。

この活動の結果、エアバスは産業プロセスへの 3D プリントの導入を促進するためにヨーロッパに 3D プリント プラットフォームを設立することを決定し、2014 年末からエアバスの商業部門 (旅客機製造など) 全体で運用されています。

このプラットフォームの具体的な業務は、印刷材料とプロセスの開発、新しいデザインの作成、3D 印刷アプリケーションに適したケースの検討です。このプラットフォームには、エアバス内での 3D 印刷のアプリケーションを促進する責任を持つヨーロッパの 40 人以上の従業員がいます。エアバスは昨年、このプラットフォームに1000万ユーロを投資しており、今年の予算は昨年とほぼ同じだ。


エアバスの 3D プリント チタン ブラケット。A320neo および A350 XWB テスト機に搭載されています。

では、エアバスの 3D プリント プラットフォームはどのような成果を上げたのでしょうか?ピーター・サンダー氏は、エアバスは2014年以来、初の3Dプリントプラスチック製航空機スペアパーツを顧客に納入しており、初の試験飛行を行った3Dプリントチタン製ブラケットなど、いくつかの3Dプリントパーツを開発してきたと述べた。これは、航空機製造における 3D プリントの実現可能性を検証する上で非常に重要です。エアバスは2017年にドイツのリープヘル社と協力し、従来の油圧部品より55%軽量な3Dプリントチタン合金油圧部品の試験飛行も実施した。エアバスは2020年までに3Dプリント油圧部品の量産化を目指している。


エアバスとリープヘルが開発した 3D プリント油圧部品。

これは、実現可能性の高い少数の 3D プリント部品の初期生産から、より多くのコア部品の 3D プリント生産へと進む、エアバスの 3D プリント アプリケーションの開発軌跡も反映しています。

3D プリントの適合性の評価<br /> すべての部品がエアバス 3D 印刷プラットフォームの潜在的な「ターゲット」というわけではありません。その主な目標には、3D 印刷技術によるオンデマンドのスペアパーツの製造、一部の複雑な部品の革新と最適化が含まれます。たとえば、トポロジー最適化設計と 3D 印刷によって航空宇宙部品を軽量化し、3D 印刷技術によって機能統合性の高い部品をより多く製造します。ピーター・サンダー氏は、これが製品設計に大きな変化をもたらし、高度に機能統合された軽量部品を製造できるようになることで、3D プリント技術が主流になると考えています。

もちろん、3D プリント技術による部品の現在の革新は、依然として材料によって制限されています。ピーター・サンダー氏は例を挙げた。エアバスは多くの種類のアルミニウム合金材料を使用しており、すべてのアルミニウム合金材料が3Dプリントに適しているわけではない。例えば、エアバスはかつて衛星のアルミニウム冷却プレートを3Dプリントするプロジェクトを立ち上げた。これは極端な温度が頻繁に発生する領域であるため、熱バランスが非常に重要です。この部品の製造に使用された合金材料は非常に特殊です。エアバスはフラウンホーファー研究所と協力し、5 つの材料を粉末状に粉砕して検証するなど、3D プリントへの適合性を評価しました。 2 つの材料は 3D プリントに適しています。

中小企業が3Dプリントを導入するための推奨事項<br /> エアバスのような大手航空宇宙メーカーには、製品革新に対する大きな需要があるだけでなく、新しい技術やプロセスの適用に十分な人的、物的、財政的支援を投資する能力もあります。3D プリント技術が最初にエアバスのような大企業に根付くのは、ほぼ自然なことです。しかし、多くの中小製造業は、エアバスのように3Dプリント技術を応用するための十分な土壌を提供することができません。では、現段階で中小企業が3Dプリント技術に参入する価値はあるのでしょうか?


ピーター・サンダー氏は、それは価値があると考えていますが、中小企業はどの部品や製品が3Dプリント技術の恩恵を受けることができるのか、緊急に納品する必要がある少量の部品なのかを冷静に検討することが重要だと考えています。それとも非常に複雑なコンポーネントですか?このような製品は、3D プリント技術を使用した製造を検討する価値があります。エアバスの経験では、比較的実行しやすい部品から始めて、徐々に 3D プリントの経験を積み重ねてきました。

ピーター・サンダー氏はまた、中小企業は3Dプリントの経験がなく、新しい製造技術の可能性を十分に理解していないが、外部の協力を通じて支援を求めることができると示唆した。結局のところ、イノベーションのコストは単一の企業にとって非常に高いため、協力ネットワークを確立することは中小企業を助ける可能性がある。実際には、エアバスの印刷材料の研究開発、バイオニック設計などの作業も、多くの研究機関や大学を含む外部のパートナーから多大な支援を受けています。

ピーター・サンダー氏は、中小企業は大手パートナーと協力して製品のプロトタイプを開発し、量産の準備が整ったら多額の投資をすることができると提案した。このように3Dプリントアプリケーションを開発することで、初期投資はそれほど高くなく、企業は段階的に積層造形に投資することができる。

出典: 3Dサイエンスバレー
コラボレーション、イノベーション、開発、材料、材料とプロセス

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