張海欧教授との対話：仏山の代表的な伝統的製造企業は3Dプリント技術の応用をリードすべき

「仏山の3Dプリント産業の発展は、イノベーションを基礎とし、同時にそれに真に適した人材チームを導入する必要があります。」6月17日から18日まで、第5回世界3Dプリント会議が仏山市南海区大理鎮で開催される。会議開幕前夜、華中科技大学機械科学工学学院の張海欧教授は、南方日報との独占インタビューで、3Dプリント産業の発展で良い成果を上げるために、仏山は産業のイノベーションと製品品質の向上に重点を置くべきだと示唆した。

現在、中国経済は高速発展から高品質発展の新たな段階に移行しています。製造業の効率的かつ低コストな発展を促進するためには、生産プロセスを変革し、効率を向上させることが非常に重要です。 3D プリンティングは、最先端の新しい製造技術として、従来の製造業に大きな破壊的影響を及ぼします。これまで、張海欧氏が主導する「鋳造、鍛造、フライス加工一体型」の付加製造技術は、ハイエンド部品の生産プロセスを変え、材料消費、エネルギー消費、汚染を削減し、世界初となった。

「3Dプリント産業の発展にとって最も重要なのは、独創的な革新技術を持つことです。政府が策定する政策は、市場展望のある技術革新によって導かれるべきです。企業の革新は市場志向であり、市場競争の法則に従うべきです。」張海欧氏はまた、知的財産権を取得し、市場で検証された新技術を地方政府が認識し、支援すべきだと提案した。

変化について語る▶▶「鋳造と鍛造」という新技術が製造工程を短縮
Q ：あなたが開発を主導した「鋳造・鍛造・フライス加工一体型」の積層造形技術・設備は、世界中の関連技術・設備のギャップを埋めてきました。この技術はどのような点で破壊的でしょうか?
張海欧：これまで、世界の金属 3D プリント業界が直面していた大きな問題は、プリントされた部品が高強度と靭性の要件を満たしていないことでした。「鋳造、鍛造、フライス加工」の積層造形技術で印刷された金属部品は、通常の鍛造品の性能要件を超え、レベル 12 の超微粒子を実現します。

具体的には、伝統的な製造工程では、金属を溶かしてインゴットにし、複数回の鍛造と加熱を経て一定形状の鍛造ブランクに鍛造し、その後、加工用の工作機械に載せて、多くの無駄な部分を取り除いて、最終的に部品を作ります。この工程には、8万トンの鍛造プレス機など、多くの大型設備が必要であり、工程も多く、工程も長いです。つまり、従来の製造プロセスは高性能で複雑な部品の製造には適していないということです。

さらに、従来の多工程生産環境は乱雑で、広いスペースが必要であり、工場の汚染を引き起こしやすいという問題もありました。さらに、これらのプロセスは不可欠な部分を形成することができず、材料の損失と高コストも発生します。

「鋳造、鍛造、フライス加工を一体化」という新技術は、「鋳造と鍛造を同時に行う」ことで上記の欠点を克服し、長らく西洋が主導してきた「鋳造、鍛造、溶接、フライス加工の分離」という伝統的な製造の歴史を変え、大型機械の実験室製造の歴史を切り開きます。

Q: 具体的には、「鋳造、鍛造、フライス加工の統合」技術は生産と製造にどのようなメリットをもたらすのでしょうか?
張海欧：一般的に言えば、部品が鍛造されていない場合、その性能は信頼できません。特に、航空機器では部品の疲労性能や靭性に対する要求が厳しくなります。しかし、通常の 3D プリント技術で印刷された部品は、高い性能基準を満たすことができません。

「鋳造、鍛造、フライス加工を一体化」技術は、新技術で金属線を直接溶かし、金属が加熱されて成形される直前に連続マイクロ鍛造を行い、「鉄が熱いうちに打って、鋳造と鍛造を同時に行う」ことで、部品全体の性能がより高く均一になります。

これを基に、この技術は、長時間を要し、複数の装置に依存し、汚染度の高い生産プロセスを、1 つの装置のみで行われる効率的な生産に変えることができます。これは、従来の製造の技術的なルート、方法、装置を根本的に変え、3D プリントでは鍛造品を印刷できないという GE の結論さえも書き換えます。

トレンド▶▶ 3Dプリントはハイエンド製造業を部分的に置き換えることができる

Q : 新しい技術として、3D プリンティングは従来の製造業に取って代わるでしょうか? 他にどのような業界に変化をもたらすでしょうか?
張海欧：技術が成熟するにつれて、3Dプリンティングは小ロット製造にも応用され始めています。もちろん、短期的には 3D プリンティングが従来の製造業に完全に取って代わることはなく、両者は長い間並行して融合していくでしょうが、部分的な置き換えはすでに実現されています。

私が言う部分的な代替は現在、主に防衛、航空宇宙などのハイエンド製造分野で起こっています。これらの業界で使用される高性能機械は、従来の製造モデルでは主に溶接によって複雑な部品を結合していますが、溶接技術によってパフォーマンスにばらつきが生じることがよくあります。鍛造レベルの 3D プリントは統合プリントを実現し、部品間のシームレスな接続を実現し、優れた性能と精度をもたらします。したがって、3D プリンティングはこれらの業界における従来のプロセスを部分的に置き換えることができます。

しかし、材料費が高くなく、大規模生産が求められる業界では、従来の製造方法は依然としてかけがえのないものです。例えば、自動車のカバー部品の打ち抜き加工や成形では、3D プリント技術は従来のプロセスほど低コストで効率的ではないため、従来のプロセスと競合するには不十分です。

つまり、3D プリンティングは小ロットの直接製造に使用され始めていますが、技術効率、精度、材料の制限により、従来の大規模製造を完全に置き換えることはまだ不可能です。しかし、多品種少量生産の研究開発の利点を活用することで、3D プリンティングはますます多くの製造業において補助的な力、あるいは中核的な力になりつつあります。

Q ：中国の3Dプリント産業と技術は現在、世界でどのような位置にありますか？
張海欧：3Dプリンティング、つまり積層造形は、先進的な製造手段です。主要経済大国は積層造形製品の研究開発を強化し、より多くの応用シナリオを生み出しています。既存技術の産業化という点では、中国は大きな市場を有しており、技術の応用と革新においても多くの探求を行ってきました。

しかし、3Dプリンティング業界を発展させ、追随者から先導者へと移行するには、独自の革新的な技術を持つことが最も重要です。この点では、中国の3Dプリンティングはさらなる努力をする必要がある。イノベーションが将来の地位を決定するが、現在、中国の多くの新技術は海外から来ており、中国には独創的で破壊的な技術が欠けている。

この状況を改善するために、政府は技術開発に向けた政策をさらに強化すべきである。同時に、イノベーションは市場志向で市場競争の法則に従わなければなりません。そうでなければ、簡単に失敗してしまいます。したがって、私たちは、最新の最先端技術、特に知的財産権を取得し、市場で検証された技術を積極的に支援すべきです。地方政府は、国内外の専門部隊を組織して新技術を発掘・差別化し、業界の革新的な発展に専門的な指導を提供することができます。

道を見つける▶▶イノベーションのための良い制度環境を作る

Q ：現在、中国の多くの都市で3Dプリント産業が発展しており、3Dプリント企業も増えています。これにより業界の再編が加速するだろうと考える人もいる。これについてどう思いますか? どうすれば業界をより高いレベルに押し上げることができるでしょうか?

張海欧：私は個人的に、現在の国内3Dプリント業界はまだ大規模な再編の段階にまで発展していないと考えています。企業の数は増えているものの、技術力が不足している企業や市場から切り離されている企業もあり、3Dプリント業界全体では、百船百花が競い合い、市場が優位に立つような状況はまだ見られません。

業界がより高いレベルの発展を遂げ、質的飛躍を遂げるためには、企業が革新精神を持ち、競争的発展のニーズに適応できることが最も重要です。企業数の増加は必ずしも良いことではなく、全体的な質の向上が鍵となります。 3Dプリンティングは限界のある産業であり、業界の革新を促す制度環境を作り、市場の再編を促進し、革新的な競争に適応できない企業を排除する必要があります。この方法でのみ、3D プリント業界における真の画期的な発展を達成することができます。

Q: 主要な製造都市として、仏山は3Dプリント産業をさらに発展させるために何をすべきでしょうか?
張海欧：仏山はまず製造業のレベルと製品品質を向上させ、産業構造を調整し、特に産業バリューチェーンの上流に向けて製造業の発展を促進し、工業デザイン産業の構築に重点を置く必要があります。さらに、佛山の企業が3Dプリント技術を応用すると、生産プロセスを積極的に変革し、複数の部品製造プロセスを統合製造に統合することができ、製品の付加価値を高め、3Dプリントの価値を反映することができます。セラミックスなどの伝統的な製造分野における大手企業は、新技術の応用に関する指導を提供し、新技術の応用に対する認識を高める必要があります。

さらに、3D プリントには多くの才能が必要です。現在、佛山では研究開発の人材が不足しています。トレーニングを強化すると同時に、外部の優秀な人材チームを積極的に導入することもできます。しかし、このプロセスにおいて、佛山は適切な人材チームの選択に注意を払い、人材チームの実際の仕事と成果を評価し、自社のニーズに基づいてその技術が本当に自社に適しているかどうかを検討する必要があります。

つまり、3Dプリント産業を発展させるためには、仏山市はイノベーションを基盤とし、イノベーションのための良好な制度的環境を作り、より革新的な製品を生産する必要があるのです。

専門家プロフィール<br /> 張海欧氏は、華中科技大学材料加工学部の元学部長、名誉教授、博士課程の指導者であり、現在は機械工学学院のデジタル製造設備技術国家重点実験室でデジタル製造プロセス方向の二級教授および学術リーダーを務めています。彼は「溶融噴霧タングステンカーバイド合金金型製造技術」と「鋳造、鍛造、フライス加工一体型」付加製造技術の開発を主導し、国内外の同業者から広く注目を集めています。

出典：南方日報

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