ランドローバーBARヨット、金属3Dプリント油圧システム部品で性能向上

この投稿は Little Soft Bear によって 2017-7-13 16:03 に最後に編集されました。

ランドローバー BAR のテクノロジーイノベーショングループ (TIG) のサポートにより、人工知能やビッグデータ分析などの他の多くの最先端技術と同様に、積層造形 (3D プリント) 技術が車両の日常業務に統合されました。この場合、TIGは金属積層造形装置の世界的計測専門企業であるレニショーと協力し、より馴染みのあるプラスチック

ソレント海峡を航行するランドローバー BAR T3 トレーニングボート (画像著作権: Harry KH Land Rover BAR) PA コンサルティングの TIG プロジェクトマネージャー、ジョージサイクス氏は次のようにコメントしています。「チーム内では、3D プリントを 3 つの異なるレベルで使用しています。最も単純なのは、プロトタイピングおよび視覚化ツールとして使用することです。大量のカスタムパーツを製造する必要がある場合、最終製品を完成させる前に、まず 3D プリント技術を使用して社内で実物大のプロトタイプを製造できます。」
ランドローバー BAR 向けに Renishaw が製造した金属製 3D プリント油圧システム部品ランドローバー BAR のデザインスタジオには 3D プリンターが装備されており、エンジニアはマウスを数回クリックするだけで、デザイナーが考案したほぼすべてのモデルをプラスチックでリアルに製造できます。「この試作方法は、新しい部品を開発する際に非常に役立ちます」とランドローバー BAR の最高技術責任者、アンディ・クラウトン氏は語ります。「実際に部品に触れて、ボートに取り付けられた状態やシステム内の他の部品との接続状態を確認できるため、生産に移る前に潜在的な問題を特定し、設計を改良することができます。」

艦隊には、設備の整った従来の機械加工工場と複合材料研究チームが存在します。これらのリソースがあれば、チームはほぼあらゆる部品を製造できますが、3D プリント技術を使用して完成品を製造できる場合は、間違いなくそれを選択するでしょう。 3D プリントの大きな利点の 1 つは、コストを大幅に削減できることです。その良い例は、Renishaw の新世代 RenAM 500M 産業用 AM マシンを使用して製造されたバウスプリットのエンドキャップです。空気抵抗を減らすために設計された複雑な形状をしています。この部品には負荷がかからず、ヨットに必要なのは 1 つだけなので、プラスチック 3D プリントに最適です。これまで長い間、このカスタムエンドキャップ部品はカーボンファイバー素材で作られてきましたが、その製造プロセスには時間がかかり、豊富な経験が必要であるため、部品のコストは比較的高くなっています。現在では、新しいエンドキャップモデルが設計されると、艦隊はそれを数時間以内に、わずか数ポンドで生産できます。

「しかし、当社の最も先進的な 3D 印刷アプリケーションは、レニショーが提供する金属積層造形です」とサイクス氏は付け加えました。「金属からカスタム部品を作ることは、3D 印刷技術の最先端です。」金属 3D 印刷では、通常わずか 0.05 mm の厚さで、コーンスターチに似た粘稠度を持つ紙のように薄い金属粉末の層から部品を製造します。積層造形システムは、電球内の環境と同様に、アルゴンガスで満たされた不活性環境で動作し、金属粉末を加熱して溶かしますが、燃焼したり、空気中の酸素や不純物と反応したりすることはありません。加熱はレーザービームを使用して行われ、レーザービームはソフトウェア制御の光学素子によって誘導され、熱を集中させて目的の処理領域を正確に溶かします。
この技術を使用して Land Rover BAR が最初に製造した部品の 1 つは、ドレープボードの索具内の滑車用のカスタムプーリーハウジングでした。この部品は高い圧縮荷重を受け、優れた耐摩耗性が求められるため、金属が理想的な選択肢となります。すべての高強度金属は炭素繊維よりも密度（単位体積あたりの重量）が大きいため、重量を軽減するために、部品は最終的に中空設計を採用しました。このような部品は、積層造形以外の方法で製造することは困難です。

「積層造形には、重量を減らして部品の効率を高めるという素晴らしい可能性があります」とアンディ・クロートンは説明します。「たとえば、私たちは油圧システムに多くの取り組みをしました。3D プリントが登場する前は、このシステムのすべての部品は固体金属のビレットを切断して製造されていました。切断方法で製造できる形状は非常に限られており、設計の自由度と部品の効率が制限されていました。
「例えば、油圧流体は鋭角な角を流れるのを『好まない』ので、そのように設計しなければならないと、エネルギー損失が発生します。従来の製造技術を使用すると、これが部品を設計する唯一の方法である可能性がありますが、積層造形技術を使用すると、滑らかな丸い角を持つ部品を機械加工できるため、流体伝達の効率が大幅に向上します。」

「部品の性能が向上するだけでなく、必要な部分にのみ材料を追加するため、部品の軽量化も実現しました。これまでは、旋盤やその他の切削機械を使用して製造できる部品の形状に多くの制限があり、不要な材料を取り除けず、余分な重量を抱えたままボートを航行させなければならないこともありました。しかし、これはもう問題ではありません。」レニショーはボートの油圧システムの主要部品を複数製造しており、チームは設計の詳細をあまり明かすことをためらっていますが、新しい AM マニホールド設計は、以前よりも 60% 軽量で効率的だと言われています。
レニショーの積層造形製品部門の製品マーケティングエンジニアである David Ewing 氏は、次のように述べています。「ランドローバー BAR との連携により、積層造形における当社の専門知識がさらに向上しました。積層造形には、部品設計からプロセスフローに至るまでのあらゆる専門知識を備えた、複雑な製造オプションが組み込まれています。最適なアプリケーションとは、設計要件を満たすために使用する材料の量を最小限に抑え、有用な機能上の利点があり、製造方法を念頭に置いて設計されているものです。ランドローバー BAR 向けに製造した油圧システム部品は、この完璧な例です。」

「レニショーは製造業の未来に向けた競争の最前線に立っており、その強みを生かして私たちに真の助けを与えてくれます。この技術は私たちの製造哲学に根付き、将来の製造プロセスにおいてますます重要な役割を果たすでしょう」とアンディ・クロートンは結論付けました。

出典: Renishaw さらに読む:
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