分析: Moog は 3D プリントの品質をどのように検証しますか?

この投稿は Little Soft Bear によって 2017-3-21 09:59 に最後に編集されました。

2015年12月にムーグ社がリニアモールドエンジニアリング社の株式の一部を取得したと報じられている。 2017年、Moog社がこの会社を完全買収し、現在はMoog Linearとして知られています。この買収により、Moog Linear は Linear Tool Engineering の 10 年を超える金属 3D プリントの経験に基づいて苦労して得た実践的な知識を獲得し、金属 3D プリント部品を少量生産の分野に導入できるようになりました。
1951 年、ビル・ムーグは、小さな電気インパルスを正確で強力な動きに変換する装置である電気油圧サーボバルブを開発しました。 1951 年 7 月、ビル、アート、ルーのガイヤー兄弟は、ニューヨーク州イーストオーロラの廃空港の一角を借り、ムーグバルブ製造会社を設立しました。ムーグのモーションコントロール技術は、60年以上にわたり、民間航空機のコックピット、発電ファン、F1レーシングカー、医療用輸液システムなど、数多くの市場や応用分野で広く使用され、関連製品の性能を効果的に向上させてきました。ムーグは、創業以来、新たなフロンティアアプリケーションへの進出に至るまで、「石を川に運ぶ」という開拓精神を培い、企業文化に深く根付いています。
画像: 出典: Moog 主要なアプリケーションへの付加製造の導入には、いくつかの課題があります。特に Moog にとって、主要なアプリケーションには、厳格な品質とトレーサビリティの要件がある軍用航空、有人および無人、宇宙アプリケーション、医療アプリケーションが含まれます。

民間航空における重要な応用事例の 1 つとして、積層造形の使用によって、いくつかの新たな課題が生まれます。それは、品質エンジニアリングです。品質エンジニアリングとは、1 つの製造方法ではなく、それぞれ独自の懸念事項と要件を持つ一連の方法を表す用語です。現在、民間航空認証部品は主に粉末床溶融結合（PBF）プロセスに集中しています。 Moog は、認証の目的で特別な考慮を必要とする製造プロセスのいくつかの重要な変動を特定しました。

Moog は、従来の減算型製造における長年の経験を通じて、機械加工、熱処理、鋳造、鍛造のプロセスが損傷許容度や疲労寿命などの材料特性に与える影響を理解しています。その中でも、損傷許容性は新しい構造設計理論です。この理論では、あらゆる構造材料には加工および使用プロセスによる欠陥があると想定されており、設計者のタスクは、さまざまな損傷理論 (破壊力学など) と与えられた外部荷重を使用して、これらの欠陥の拡大率と構造の残留強度を決定することです。航空機、船舶、車両など、変動する荷重を受ける構造物の場合、損傷許容設計では、非破壊検査技術と疲労理論を組み合わせて構造物の検査期間を設け、その期間内に構造物に存在する亀裂が重大な亀裂に拡大しないことを保証する必要があります。微小欠陥は至る所に存在し、構造疲労破損は微小欠陥から始まることが多いため、航空機の強度安全性解析は、静的、動的、疲労強度から損傷許容度解析へと徐々に移行してきました。これは、NASA、FAAなどの組織による航空機強度認証の主な評価内容でもあります。

画像: Moog Linear は、認証のために CT スキャンで部品の形状を分析します。PBF 粉末床溶解プロセスでは、金属粉末の溶解と凝固のプロセスが重要です。各レーザーポイントは、微小溶融プールを作成します。粉末の溶解から冷却して固体構造になるまで、スポットのサイズと電力によってもたらされる熱量によって、この微小溶融プールのサイズが決まり、部品の微結晶構造に影響を及ぼします。これは、幾何学的形状の「鋳造」と材料特性の「設計処理」を同時に完了することと同等です。 Moog にとって、このプロセスは最も複雑でした。

画像: Moog Linear Manufacturing 社、耐荷重コネクタのリードタイムを 93% 削減そのため、Moog 社では、繰り返し可能な処理結果を実現するために、積層造形プロセスの変動を識別して制御する必要がありました。考慮する必要がある影響要因には、部品と処理の設計、粉末の仕様と取り扱い、粉末の溶融プロセス、後処理と表面処理プロセス、検査方法、制御システムの構成と関連ソフトウェアデータ、処理の干渉と中断、不純物汚染、プロセスの検証、校正とメンテナンスの要件と実践、オペレーターのトレーニングレベルなどが含まれます。
その中で、材料特性に起因する欠陥には、主に気孔など、3Dプリント特性パラメータの最適化では解決できない欠陥が含まれます。プロセスパラメータや設備によって発生する欠陥は、主に穴、反り、球状化、未溶融粒子の存在など、特性パラメータによって発生する欠陥とも言えます。

粉末を溶かすには、十分なレーザーエネルギーを材料に伝達して中心部の粉末を溶かし、完全に密度の高い部品を作成する必要がありますが、同時に熱はレーザースポットの周囲を超えて伝導され、周囲の粉末に影響を与えます。レーザーの後ろの領域の温度が下がると、熱伝導により、軟化しているが液化していない粉末粒子が微小溶融池の周囲に現れます。ご覧のとおり、考慮すべき要素は多数あります。 Moog の取り組みは、客観的なデータ証拠を収集して分析することで、積層造形プロセスの変数を制御し、プロセスの再現性を確立するための優れたプロセスドキュメントを確立したという点で、参照する価値があります。
この目的のために、Moog は Moog 標準と呼ばれる独自の付加製造標準を開発しました。この社内標準は、プロセス仕様マトリックスとも呼ばれます。これらのプロセスとサポートデータを活用することで、Moog は金属 3D プリントを航空宇宙ハードウェア製造にさらに進化させることができます。

出典: 3D Science Valley 詳しい情報:
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