3D プリントチタン部品はコスト削減が必要: 誰がこれを試みているのか?

この投稿は Little Soft Bear によって 2017-6-5 17:02 に最後に編集されました。

チタンという素材はかなり高価です。この丈夫な素材は、軽量で強度があり、多用途であるなど、航空宇宙製造においてさまざまな利点がありますが、アルミニウムよりも高価です。ボーイング社が787ドリームライナーのコスト削減に取り組む中、3Dプリントされたチタン部品がその一環となる可能性がある。ノルウェーの 3D プリント会社 Norsk Titanium AS は、ボーイングの 3D プリント部品の需要に応えます。部品の共同製造により、FAA が最近承認した印刷プロセスを通じて、ドリームライナーのコストを 1 機あたり最大 300 万ドル削減できる可能性がある。

ボーイング 787 では、RPD プロセスを使用して推定 1,000 個のチタン部品を製造できます。「部品 1 個あたり 2,500 ドル、つまり飛行機 1 機あたり 250 万ドルを節約できると考えています。年間 144 機の飛行機を生産するとすると、3 億 6,000 万ドルになります。これは画期的な節約です。」ノルスク氏は、RPD プロセスの環境への影響にも配慮しています。このプロセスにより、チタン廃棄物の量（生産されるチタン 1 ポンドあたり推定 40 ポンドの廃棄物）が削減され、チタン鉱石の採掘と冶金の量も削減できます。

Norsk Titanium は、同等の部品よりも 50% ～ 75% 低いコストでチタン部品を製造できる Rapid Plasma Deposition (RPD) プロセスを 10 年以上にわたって開発してきました。このプロセスでは、アルゴン雰囲気中の一対のトーチによって生成されたプラズマアークに室温のチタン 6-4 ワイヤを供給します。チタンの温度は数千度まで上げられ、その後ロボットアームによって 3D プリント用の液体として堆積されます。チタンは堆積後すぐに固まります。コンポーネントは、仕上げをほとんど必要としない閉ループプロセスで層ごとに構築されます。

今年4月、ノルスクはRPDを通じてボーイング787用の3Dプリント構造チタン部品を生産すると発表した。ボーイングは部品を設計し、開発プロセスではノルスクと緊密に協力した。これらの初期構造部品を認証するために、ボーイングとノルスクは 2 月に FAA 認証成果物を使用して厳格なテストプログラムを実施しました。ノルスクは、ボーイングの高堆積速度材料仕様に最初に適合したサプライヤーでした。 787 ドリームライナーのカーボンファイバー製の胴体と翼にはチタンの使用が不可欠です。ボーイングの最大のライバルであるエアバスのA350ジェット機にもチタンが広く使われている。

Norsk Titanium の Rapid Plasma Deposition (RPD) プロセスにより、チタン部品のコストを削減できます。このプロセス中、チタンワイヤはアルゴンガス環境で保護されたプラズマトーチのセットに供給されます。 RPD により、従来の鍛造部品と同等の強度を持つ部品をより効率的かつコスト効率よく作成できるようになります。ボーイング社は、FAAの要件への準拠を確実にするために、ノルスク・チタニウム社と緊密に協力して部品の設計と開発に取り組んだ。「従来の方法では、200 ポンドの鍛造品から 20 ポンドの部品を生産します。

30 ポンドの材料から 20 ポンドの部品を生産できます。 200 ポンドのビレットを製造し、それを 20 ポンドの部品に機械加工するのに必要なリードタイムは 55 ～ 75 週間です。RPD と仕上げ機械加工を使用すれば、同じ部品を 2 ～ 3 時間で製造できます。付加プロセスで廃棄物と機械加工エネルギーが大幅に削減されるため、Norsk はコストと時間を 75% 節約できると主張しています。

部品製造プロセスの FAA 承認は、コスト削減に不可欠です。なぜなら、これにより、1 平方メートルあたり数百万ドルのコストがかかる各部品の個別の機関承認を取得する必要がなくなるからです。ボーイング社とノルスク・チタニウム社は、チタンで印刷された部品は飛行中の機体の要求に応えるように設計された初の印刷構造要素であると述べた。航空宇宙用途の 3D プリント部品は、すでにボーイング社がジェットエンジンや宇宙タクシーの製造に使用しており、また、グループメーカーであるゼネラル・エレクトリック社でも、航空機エンジンの燃料ノズルを金属 3D プリントで製造しているため使用されています。これまでのところ、この技術は航空宇宙産業だけでなく、他の種類の製造業でも成長の可能性を示しています。

出典: 揚子江非鉄金属ネットワーク
さらに読む:
3Dプリント金属材料：チタンおよびチタン合金材料

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