神の武器に匹敵する！最新の国産5軸増減混合加工設備

3Dプリント積層造形は、間違いなく非常に効率的で高速な成形製造方法ですが、製品の幾何学的寸法精度と表面仕上げは理想的ではありません。従来のCNC工作機械は、高精度と簡単な切断という利点があります。したがって、従来の工作機械と積層造形を組み合わせたハイブリッド加工技術は、両方の利点を享受でき、幅広い応用の見通しがあります。

「3D Printing World」は、このようなハイブリッド加工設備がすでに数多く存在し、その中でも5軸連動増減ハイブリッド加工が技術の最先端にあることを知りました。加法・減法複合5軸CNC工作機械は、レーザー技術と5軸ハイエンド工作機械を組み合わせたものです。まず、レーザー発生器を使用して、設定されたプログラムに従って顧客が必要とする部品やコンポーネントを印刷し、次に自動的に加工センターのツールヘッドに切り替えて、さらに微細加工を行います。

例えば、ドイツの有名な工作機械メーカーであるDMG MORIは、フライス加工技術とレーザー金属堆積加工技術を組み合わせて、3D金属プリント複合5軸加工機を発売しました。最近、上場企業大連三雷（株式コード：002621）の子会社である大連海博瑞思科技有限公司は、レーザーニアネットシェーピング技術とフライス加工技術を1つに組み合わせた5軸リンク増減速ハイブリッド工作機械を発売し、その技術革新は中国でトップクラスとなった。

ニアネットシェイプテクノロジーとは何ですか?

レーザーエンジニアードネットシェーピング（LENS）技術は、レーザー金属堆積（LMD）とも呼ばれ、1990年代に米国のサンディア国立研究所によって初めて提案されました。ミシガン大学ではダイレクトメタルデポジション（DMD）、バーミンガム大学ではダイレクトレーザーファブリケーション（DLF）、中国の西北工科大学の黄偉東教授ではレーザーラピッドフォーミング（LRF）と呼ばれています。その後、この技術は、米国材料試験協会 (ASTM) 規格によって金属直接エネルギー堆積 (DED) 技術の一部として標準化されました。この技術は、レーザーを熱源として、ノズルを通して金属粉末をレーザービームの焦点に集め、粉末を溶かして堆積させ、機構の相対的な動きによって層ごとに蓄積して目的の物体を得るものです。

他の金属積層製造技術と比較したニアネットシェーピング技術の利点は、堆積効率が高く、設備コストが低く、最終形状に近い大型で複雑な部品を直接製造するのに適していること、冶金結合により高密度の金属実体を得ることができることです。しかし、製造された部品の寸法精度や表面仕上げはあまり良くなく、通常はブランクとして使用され、使用前にさらに機械加工する必要があります。

加法・減法ハイブリッド 5 軸加工がなぜそれほど強力なのか?

ニアネットシェーピング技術と従来の5軸加工技術を統合したハイブリッド5軸積層造形技術は、それぞれの利点を生かし、互いの欠点を補っています。

付加的および減算的ハイブリッド 5 軸加工センター装置の意義は、ニアネットシェイプ付加製造において 3 軸から 5 軸への飛躍を初めて実現することです。一般的な意味での 3D プリンティングは、3 軸または 2.5 軸の方法を指し、平面上の堆積印刷を使用して 3 次元エンティティを印刷するため、複雑な部品の表面仕上げが悪くなります。空間変形姿勢を利用して、プリントヘッドを常に表面の接線方向に沿って揺動させると、印刷部品の表面品質が大幅に向上します。

以下はこの機器の処理のデモンストレーションです。

5 軸の空間姿勢変更により、既存のエンティティをサポートとして使用できるため、補助サポート構造を印刷する必要がなく、時間、材料、後処理を節約できます。

加減算ハイブリッド 5 軸加工センター装置の重要性は、加減算ハイブリッド製造の革新的な利点にあります。加算と減算を組み合わせることで、積層工程中に印刷と積層、切断と冷間加工を交互に実行することができ、これまでは実現できなかった複雑な内部流路や干渉面の加工を実現し、構造設計が工程に制限されなくなり、設計者は部品の性能向上に主眼を置くことができます。したがって、加法・減法ハイブリッドプロセスは、製造方法を変える可能性のある新しいプロセスです。

以下は、この装置が印刷されたサンプルを研磨するデモです。

現在、大連海波瑞思科技は実験装置の組み立てとデバッグを完了し、比較的短期間で螺旋面、球面、中空不規則面などの各部品の印刷テストを完了しており、研究開発は順調に進んでいます。

製造サンプル:

印刷された 316L 材料サンプルは室温での機械的特性についてテストされ、その性能は鍛造品の性能を上回りました。

ワンストップ加工センター

さらに、この5軸リンク増減ハイブリッド工作機械は、表面コーティング改質、修理・再生、機能性傾斜材料などの機能も実現できます。

表面コーティング改質：ベース層の表面に冶金的に結合した添加剤クラッド層を形成することにより、表面の耐摩耗性、耐腐食性、耐熱性、耐酸化性を向上させる目的を達成できます。

修理と再製造：追加と削除の方法により、部品自体の性能を損なうことなく、損傷した部品の幾何学的および機械的特性が復元され、部品が再び使用要件を満たすことができるようになります。コスト削減、省エネ、環境保護など大きな利点があります。主に航空、宇宙などの分野で使用されます。

機能傾斜材料: 機能傾斜材料は、レーザークラッディングによって準備され、コンポーネントの傾斜分布を真に実現します。例えば、外国企業が製造する自動車シートベルトの金型は、銅のベースに工具鋼をクラッドして作られています。銅合金の熱伝導率は工具鋼の約6倍であり、コスト削減を実現します。

▲車のシートベルトの型（画像はインターネットより）
上記の点をまとめると、このような機械があれば、ほとんど何でもできることがわかります。業界がこれを革新的なツール、万能の実験プラットフォーム、そして 1 ステップで部品を完成させる真の加工センターと呼ぶのも不思議ではありません。

「3D Printing World」は、大連海博瑞思科技の親会社である大連三雷が、プラスチックパイプ製造設備一式の研究開発、設計、生産、販売を主な業務とする会社であることを知った。主な製品には、PE/PP二重壁コルゲートパイプ自動生産ライン、PVC二重壁コルゲートパイプ自動生産ライン、CNC独立型機械、精密金型などがあります。関連情報によると、同社は3年前、ハイエンド工作機械をベースに開発を拡大するために資金を投資することを決定し、3Dプリント技術とロボット（300024）技術を組み合わせて、国際的に最先端の技術を備えた複合5軸CNC工作機械を開発しました。

さらに読む:
「なんてことだ！ノルウェーの大学生が5軸3Dプリンターを開発》
《すごい！DMG CNC 金属 3D プリント複合 5 軸加工工作機械》
《日本の伝説的な5軸産業グレード3Dプリントおよびカッティング装置！加法材料と減法材料の融合

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出典: 3Dプリンティングワールド

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