3D金属プリントを使用して飲料業界にオンデマンドのスペアパーツを提供

Antarctic Bear は読者に次のことを考えてもらいたいと思います。金属 3D プリントとソーダボトルの製造には関係があるのでしょうか?後者は伝統的過ぎて成熟し過ぎている。
今日、ますます多くの 3D 金属印刷ユーザーが、付加製造技術を採用することで、新たなアプリケーションの可能性を切り開いています。 3D 設計で作成された新しい製品ソリューションは、生産、製造、物流にまったく新しいコンセプトをもたらします。 Antarctic Bearによると、ドイツのステンレス鋼部品製造専門企業であるJung & Co. Gerätebauは、飲料充填製造に付加製造技術を使用しており、製品のスペアパーツをより速いスピードで提供できるという。
Jung & Co. は、ステンレス鋼/合金、各種アルミニウム合金、チタンなどの金属材料の加工における生産の専門家であると理解されています。当社は、材料科学における最も専門的な技術知識、最先端の CNC 工作機械、そして最も専門的なコンサルティングチームを擁しています。事業範囲は飲料・食品業界、製薬・化学技術、機器製造、航空、化石燃料採掘業界に及びます。同社の主力事業の一つは、飲料充填装置用のステンレス鋼製スペアパーツの製造です。

飲料業界の充填設備は、さまざまなサイズのボトルや缶に充填できなければならないため、高い可用性と柔軟性が非常に重要です。充填装置のタスクには、ボトルや缶への充填と密封、そして最終的に後処理ステーションへの輸送が含まれます。食品法によれば、充填設備に対する最も重要な要件は清潔さと衛生を確保することです。したがって、この業界ではステンレス鋼が好まれる材料です。

飲料業界の充填工場では、1 時間あたり最大 40,000 ～ 80,000 本のボトルや缶を生産する速度も珍しくありません。この業界はスピードで「生きています」。機械が停止すると、経済的利益は大幅に減少します。故障箇所の特定、スペアパーツの注文、発送、取り付け – 最悪の場合、これに数日かかることがあり、取引では配達が遅れる可能性もあります。充填ライン全体のサイズと充填能力に応じて、生産損失は 1 時間あたり約 4,000 ユーロから約 30,000 ユーロに達する可能性があります。充填業者が生産を他の充填ラインに切り替えなければならない場合、容器に合わせて生産ラインを調整しなければならないこともあります。これらは、生産管理者とすべての従業員が何としても避けたい緊急事態です。

3D プリントのパイオニアであるConcept Laser 社とステンレス鋼のレーザー溶融に携わってきた Thomas Lehmann 氏は、3D 金属プリントの利点をよく理解しています。積層造形ソリューションとは、高度な幾何学的自由度を維持しながら、CAD 設計をプロセス要件に合わせて調整できることを意味します。さらに、コンポーネントまたはアセンブリ全体をワンステップソリューションで製造できます。充填機に新しいタンク充填バルブが必要な場合、顧客が取り付けられるように CAD データから部品をできるだけ早く製造できるため、ダウンタイムが大幅に短縮されます。

飲料充填機用スペアパーツの製造は、Jung & Co.の主力事業の一つです。先ほど述べたタンク充填バルブのように、コンポーネントの多くは標準部品ではなく、顧客固有のソリューションです。従来の方法で製造する場合、アセンブリは 1.4404 ステンレス鋼で作られた 7 つの部品で構成されているため、必要なシールを追加する必要があります。製造中、これらのステンレス鋼部品は、まずフライス加工または CNC マシンでの旋削によって正確に切断され、その後手作業で組み立てられる必要があります。その後、部品は倉庫に保管され、万が一の場合に迅速に対応して充填システムを再起動できるようになります。

新しい部品ソリューションと高い再現性それにもかかわらず、積層造形生産におけるコンポーネント開発は、依然として小さな偉業です。高度に動的な充填機の負荷要件は非常に高いため、タンク充填バルブは集中的な負荷テストの対象となります。さらに、トポロジーの最適化と設計の調整、および仕上げコストと部品の応力緩和の調査も必要です。 Thomas Lehmann: 「コンポーネントの開発は刺激的なプロセスです。開発プロセスでは、新しい目標の道が開かれます。完成した 3D コンポーネントは、従来のコンポーネントとは見た目が異なるだけでなく、約 35% 軽量化されています。ほとんどの場合、重量削減はこれよりも大きくなります。」

Jung & Co. によれば、積層造形を使用することで生まれる可能性は多面的です。軽量化方法を導入したり、冷却、焼き入れ、センサーなどの機能統合を行ったり、非常に重要なハイブリッド製造を実行したりすることができ、また、高い再現性により、プロセスパラメータが決定されると、品質レベル (付随するドキュメントを含む) が常に同じになることが保証されます。トーマス・レーマン氏は次のように語っています。「3D金属印刷の多くの側面では、顧客との交渉中に正確な性能要件分析が必要です。対話を通じてのみ、プロセス要件を満たすソリューションを取得し、部品を以前よりも強力にできる新しいソリューションを形成できます。コストの側面が最終的に部品の性能と納品のスピードを決定します。」 Jung & Co.の3D金属印刷の見通し
Antarctic Bearによれば、2015年以降、付加製造技術がJung & Co.のCNC製造事業を補完しているという。現在、同社では積層造形生産に 2 x 400 W レーザー光源を備えたマルチレーザーを搭載した Concept Laser M2 を使用しています。需要が拡大し続ける中、製造規模の拡大が必須となっています。「3D プリントされた金属部品の需要は今後も着実に伸びていくと予想しています。そのため、当社の従業員、特に研修生にこの新しい技術を習得してもらうことができて非常にうれしく思っています」とトーマス・レーマンは述べています。「中規模企業として、獲得した専門知識は常に顧客との交渉において重要な論点となります。」付加製造はすでに、飲料業界の充填機用スペアパーツのさまざまなエキサイティングな可能性を切り開いています。

南極熊の見方では、3Dプリントと製造業の融合は止められない流れです。3Dプリント技術の出現は人々の個性的なニーズを解決するだけでなく、既存の製造システムに新鮮な血液を注入し、製造業に「第二の春」をもたらします。

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