ハネウェル：3Dプリントが航空機製造業界に本格的に参入

この投稿は Little Soft Bear によって 2016-12-12 16:03 に最後に編集されました。

航空機の性能や燃費の向上は、100年以上の歴史を持つ伝統的な航空機製造業界に、新素材や新製造技術の適用など、新たな課題を生み出しています。炭素繊維複合材を主体とした大型旅客機が世界路線で広く運用され始めている一方で、新たな製造技術が航空業界の製品製造のあり方を静かに変えつつある。例えば、3Dプリンター技術を用いて製造された航空機部品の一部が、民間航空機の主要部品に使用され始めている。 Antarctic Bearは、現在、3Dプリント技術は発展を続け、市場規模は急速に拡大し、航空宇宙分野での応用も拡大し続けていると考えています。 3D プリンティング技術は、技術的な方法、製造プラットフォーム、業界標準において重要な進歩を遂げ、市場規模の急速な成長傾向を維持しています。
アメリカの航空機製造大手ハネウェル・エアロスペースは、3Dプリント技術を活用して小型商用エンジン「HTF7000」の部品を製造することに成功し、さらに同じ技術を使用して製造した複数の部品をベストセラーのエンジン「TPE331」に搭載する計画だ。 3Dプリント技術は、従来の製造モデルの「引き算」とは異なり、技術的な手段で材料粉末を積み重ねることで製品の構成を実現します。他の新しい技術と同様に、粘土のおもちゃのように見えるこの方法で、厳格な認証が必要で複雑な動作環境にある航空機部品を本当に製造できるのでしょうか。

「3Dプリンティングと従来の製造技術の違いは、原材料から製造プロセスまですべてが最終製品の性能に影響を与えるという点であり、これが従来の製造方法に対する3Dプリンティングの優位性です。」ハネウェル中国研究開発センター航空宇宙工学技術部門ゼネラルマネージャーの徐俊博士は、2016年珠海航空ショーでの記者との独占インタビューで、航空製造業界における3Dプリンティング技術の将来性について大きな楽観的な見方を示した。

ハネウェルは、高温ニッケル合金材料による飛行試験部品、高温ニッケル合金材料を使用した回転タービンエンジンの製造、周期的回転試験による製造プロセスと材料特性の検証、電子ビーム溶解技術によるニッケル材料部品の製造など、3Dプリント技術の応用において数多くの技術的成果を達成しています。合金材料には特性曲線があり、3Dプリント材料も同様だ。「製品自体の機械的・材料的特性を理解し、データベースを構築すれば、認証取得にも役立つシステムを構築できる」。

ハネウェルは、3Dプリント技術の応用により製造コストが50％削減され、生産および納品時間が大幅に短縮されると予想していると述べた。コスト削減は、設計において 8 つの異なる部品番号を 1 つの部品番号に統合することで実現します。納期を数か月から数週間に短縮できます。全体として、部品の品質が向上し、流通合格率が上がり、在庫が削減され、生産がスピードアップし、生産コストが削減されます。

「製造工程の制限により、現在の方法で作られているものもあります。3Dプリントでは、そのような制限はありません。製品をよりシンプルで直接的にし、多くの不要な部品を排除することで、軽量化の効果も得られます。」確かに、燃料費が総運航コストのかなりの部分を占める現代の民間航空機にとって、大規模な新素材の採用であれ、空力性能の向上であれ、エンジンの改良であれ、本質は燃料消費量を抑えながら積載量単位重量あたりの排水量を増やすことです。これは、航空エンジニアの長年の共通の目標でもありました。

ハネウェルは現在、米国フェニックス、インドのバンガロール、中国の上海、チェコ共和国のブルノに 4 つの 3D プリンティング技術センターを設立しています。 Xu Jun 氏の意見では、ほとんどの金属材料は 3D プリント技術を使用して作成できますが、現時点ではすべての部品を 3D プリント技術を使用して実装する必要はないようです。「結局のところ、3Dプリント技術が従来の製造技術と同じレベルまでコストを削減するには時間がかかるため、複雑でない大型部品には従来の製造技術を使用する方が合理的であると思われます。」

ハネウェルは現在、3Dプリント技術を使用して高価値部品の小ロット製造を行っています。同社の見解では、顧客が要求する生産量が少ない場合、部品製造コストは急激に上昇するため、積層造形はこの問題を解決する良い方法です。印刷技術を使用して少量の鋳造品を生産することで、顧客のコストと時間を節約できます。

航空業界は現在、サプライチェーン管理が急速に進化する段階に入っています。つまり、企業は部品を現場で印刷し、在庫をゼロに維持し、注文を受けてから印刷を開始することになります。既存のサプライチェーンに関係する部品の在庫が粉末状になります。

「最も重要な点は、新しい技術を使ってより良い設計コンセプトを実現できることです」と徐軍氏は記者に語った。「3Dプリント技術は、従来の製造技術では考えつかなかったいくつかのソリューションを試み、新しい設計コンセプトを生み出すことができます。例えば、私たちは以前、顧客の特殊なレンチの作成を手伝いました。このレンチの完成品はまだ市場に出ていませんが、モデリングから製造までにかかる時間は非常に短く、製品の実用効果は非常に良好です。1回の成形に必要な時間も、金型を作るのに必要な時間よりもはるかに短いです。これがこの技術の本当の価値です。」

ハネウェルの研究者レベルのエンジニアであるドナルド・ゴッドフリー氏は、航空業界における3Dプリンティングの次の大きな進歩は、この技術をツール処理に適用することだと考えています。

出典: チャイナタイムズ詳細:
3Dプリントが中国の航空宇宙産業の3Dプリント産業化を助け、新たな機会をもたらす
3Dプリント技術の開発と航空宇宙分野への応用

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