鍛造グレードの金属3Dプリント技術、武漢天宇は世界でマイクロ鋳造と鍛造の先駆者です

2017年6月、アンタークティックベアは武漢の天宇智能製造有限公司を訪問し、3,000平方メートルの金属3Dプリント工場を視察しました。工場内には高さ10メートルを超える大型金属3Dプリンターが2台あるほか、レーザークラッディング装置もあり、かなり衝撃的です。 2台の大型金属3Dプリンターは世界初の「インテリジェントマイクロ鋳造、鍛造、フライス加工複合付加製造」設備であると理解されている。これらで製造された金属部品は、12レベルの超微細粒度を持ち、鍛造品レベルに達する性能と品質を備えており、鍛造グレードの金属3Dプリントと呼べる。
△マイクロ鋳造・鍛造・フライス加工金属3Dプリンター

天宇智能製造有限公司は、中国鋼鉄集団中国鋼鉄設備有限公司の傘下にあり、金属3Dプリント、金属部品の修理・再生、産業用インテリジェントシステムなどの分野を基盤とし、カスタマイズ生産、設備研究開発、技術サービスを統合したハイテク企業で、主に国家および企業の大型プロジェクトを請け負っています。同社は世界初の「インテリジェントマイクロ鋳造、鍛造、フライス加工複合付加製造」技術と設備をベースに、ユーザーに鍛造レベルおよび大規模金属3Dプリントサービスを提供しています。現在、同社の既存設備で印刷できる最大サイズは5000×2000×1500mmで、小ロット、校正、後処理、プロセス評価、熱製造プロセス分析、微細構造分析などをカバーしています。

天宇智能製造の関連技術担当者によると、「智能マイクロ鋳造、鍛造、フライス加工複合付加製造」技術と設備は、同社の主任科学者である華中科技大学の張海欧教授とそのチームが独自に開発したもので、鋳造、分割、フライス加工を1つにまとめ、1つの装置で強靭で耐摩耗性に優れた金属製品を生産できる。完成品はそのまま使用でき、3Dプリント業界の最大の障害を打ち破り、大型機械の人体実験室製造に新たな1ページを開くと期待されている。

2017年3月、「インテリジェントマイクロ鋳造、鍛造、フライス加工複合付加製造」が第45回ジュネーブ国際発明博覧会で金メダルと中国発明協会特別賞を受賞しました。早くも今年1月、エアバスと米ゼネラル・エレクトリック（GE）は天宇智能製造と協力し、科学研究分野で総合的な研究開発を行うことに合意した。業界の専門家は、この技術により、我が国は3Dプリント技術の特定の分野において「追随」段階から「主導」段階に移行できたと考えています。中国の3Dプリントは遅れて始まり、まだ模索段階にあるが、「清華大学、華中科技大学、交通大学」を中心に形成された三つ巴の競争により、業界全体が大きく加速した。
今、Antarctic Bearは「鋳造、鍛造、フライス加工を1つにまとめた、インテリジェントなマイクロ鋳造、鍛造、フライス加工複合付加製造技術」という金属3Dプリント技術を公開します。

従来の製造技術の限界
1. 鋳造、鍛造、フライス加工の分離
2. 巨大な設備
3. 複雑なプロセスと長いサイクル
4. 高いエネルギー消費と高い汚染
5. 材料利用率が低い

従来の金属3Dプリントには致命的な欠陥があります。第一に、鍛造を行わないため、金属の耐疲労性が著しく不十分です。第二に、部品の性能が高くなく、緩み、気孔、未融合部分などの欠陥が避けられません。第三に、そのほとんどはレーザーや電子ビームを熱源として使用しているため、コストがかかります。そのため、従来の金属3Dプリントは「見た目は良いが実用的ではない」という欠点があり、開発が遅れていました。このため、世界の金属3Dプリント業界は「模型製造」と実証段階にとどまり、ハイエンドのアプリケーションに参入することができていません。

さらに、GE はかつて、3D プリント部品では鍛造品と同じ性能要件を達成するのは難しいと考えていました。しかし、中国は先進的な「鋳造、鍛造、フライス加工の統合」技術の研究開発を最初にリードしており、これは将来のインテリジェント製造技術の発展を導くことになる。

「インテリジェントマイクロ鋳造、鍛造、フライス加工複合積層造形技術」の技術原理<br /> インテリジェントなマイクロ鋳造、鍛造、フライス加工複合製造技術は、3Dプリント、半固体急速鍛造、フレキシブルロボットの3つの主要技術を統合し、金属鋳造、鍛造、フライス加工技術を1つに組み合わせ、均一な密度、高強度、高靭性、複雑な形状を備えた3Dプリント鍛造等軸精錬金属鍛造品を実現します。部品の強度、靭性、疲労寿命、信頼性を全面的に向上させ、世界的な問題を全面的に解決します。
従来の金属部品の 3D プリントプロセスでは、1 つの層として印刷し、1 つの層として鋳造し、さらに別の層として鍛造します。この 3 つは別々に順番に実行する必要があります。つまり、次のステップは前のステップが完了してから実行し、その間に金属を冷却する時間を残す必要があります。インテリジェントなマイクロ鋳造、鍛造、フライス加工の複合技術により、鋳造、鍛造、フライス加工、印刷の各ステップを同時に実行して完成品を得ることができます。

鋳造、鍛造、フライス加工を一つにまとめ、伝統的な製造技術を改革し、工程の短いグリーン製造を実現し、一つの装置で従来の多段階の長い工程と複数の大型設備を置き換えます。
45#鋼の熱処理後の粒径は約5μmで、12級の超微細粒径であるのに対し、従来の鍛造品は7～8級です。
技術的な利点
高いパフォーマンスと信頼性:成形が難しい材料の潜在能力を最大限に引き出します。
高効率：溶解効率は5～15kg/hから数十kg/hの範囲です。
低コスト：熱源とワイヤ材料はレーザーと粉末材料の1/5〜1/10であり、エネルギーと材料の利用率が高くなります。

技術革新
1. アークマイクロ鋳造と圧延により高性能金属部品を直接成形する方法を初めて提案。
2. 堆積された自由成形構造の半凝固/凝固直後の領域に粘塑性変形を引き起こすために、微小領域で段階的な鍛造機械力を適用する。
3. 極限の使用条件とハイエンド部品の積層造形性を目指します。
△従来の技術パラメータとの比較
2016年7月、張海欧氏のチームは、鉄道の主要部品であるフロッグやトランジションセクション、航空機エンジンの重要部品を含む世界初の鍛造品の印刷に成功した。専門家によると、この新工法で製造された製品の強度、可塑性などの特性と均一性は、自由付加成形よりも大幅に高く、鍛造品のレベルを超えている。航空宇宙産業の高性能主要部品の製造に、高効率、短工程、低コスト、グリーン、インテリジェント製造というわが国独自の、そして国際的にも先導的な先進的な技術サポートを提供するだろう。
、△45＃エンジントランジションセクション△45＃エンジントランジションセクションの機械的性質のテスト結果元航空航天部大臣の林宗堂氏を含む多くの専門家は、この技術を「中国製造2025」の重要な特別プロジェクトに含めることを提案し、同時に、航空宇宙、先進二機、原子力、船舶、高速鉄道などの重要な柱分野でこの技術と機器の応用を推進することに重点を置き、この技術でまず我が国の製造能力と国防力を向上させ、技術の優位性を競争力に変え、先進製造分野で「中国の夢」を実現するための国家の武器と戦略推進者となるようにします。機械製造の歴史において前例のないグリーン時代を切り開きます。

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