数十年にわたり金属製品を刺激し、新たなトレンドを築く：3Dプリントは数十万の端末部品の応用を実現｜長連

南極熊紹介： 1949年から2010年までの数十年にわたる発展を経て、中国の製造業は世界で最も充実したカテゴリと最も充実した産業システムを備えた世界最大の製造国になりました。 2023年には、中国の製造業総生産額は世界全体の35％を占め、残りの2〜9カ国の合計を上回る。中国は世界の製造業において、まさに主導的な勢力となっている。
製造プロセスと技術は常に進化しています。時代が違えば主流のプロセスや技術も異なりますが、その背後には中国国内の無数の工場や企業があります。今振り返ってみると、トレンドの最前線にいた企業とは、最新のテクノロジーをいち早く受け入れて応用し、新しいことにいち早く挑戦し、特定の分野で主導権を握った企業でした。

3D プリンティングは、製造プロセスの新たな変化を引き起こしています。特に、航空宇宙などの分野では、SLM などの金属 3D プリンティング技術が確固たる需要となっています。しかし、バインダージェッティング金属 3D プリント技術については業界では疑問の声が広がっています。いくつかの企業はすでにこの技術を使用して、数十万個の端末部品の適用を実現しています。しかし、これらの企業を深く調べなければ、その価値や動向を深く理解することは困難です。今はまだ完璧ではないかもしれませんが、そこにチャンスがあります。先駆者の一人として、長連は明確な産業チェーンの優位性を確立しました。

△ 長連金属材料応用製品（広州）有限公司は独自の工業団地を所有している

2024年6月、南極熊は国内MIM金属射出成形のリーダー企業の一つである長連金属材料応用製品（広州）有限公司（以下、「長連」）を深く調査し、HP 3Dプリンティングおよびデジタル製造グループの廖志雄総経理と中国事業責任者の趙華氏に特別インタビューを行った。

△HP 3Dプリンティングおよびデジタル製造グループの中国事業マネージャーの趙華氏（左）、Antarctic Bearの編集長の李海雄氏（中央）、Changlianのゼネラルマネージャーの廖志雄氏（右）。廖志雄氏は香港人で、祖先は広東省潮汕市に住んでいます。香港式の中国語を流暢に話します。50代ですが、30年以上にわたってMIM金属射出成形に携わっています。技術的な詳細に精通し、親しみやすく、年功序列で判断されることを好まない、製造業のベテランです。テーブルの上には、MIM 射出成形金属部品、3D プリント金属部品、金属粉末材料、熱間静水圧プレス金属部品などが置かれています。

MBJ 3Dプリントの「パイオニア」 近年、メタルバインダージェッティング（MBJ）は、高い柔軟性や高速印刷などの利点により、一般産業で広く使用される可能性が最も高い新興技術として、業界の専門家の注目を集めています。 MBJ を使用して製造される部品の成形段階は 3D プリントに依存しており、その後の脱脂焼結、熱間静水圧プレス、CNC、成形、研磨、コーティングなどのプロセスはすべて、成熟した MIM (Metal Injection Molding) 金属粉末射出成形技術を利用しています。選択的レーザー溶融（SLM）金属 3D 印刷技術には脱脂および焼結プロセスはありませんが、サポートの除去を含む一連の後処理手順が必要です。

△MIM、MBJ、SLMの3つの金属成形プロセスの比較表。長連は金属表面処理と加工において先進的な技術と設備を備えており、粉末製造MIM/3Dプリント、脱脂焼結、熱間静水圧プレス（HIP）、窒化、CNC加工センター、金属表面処理（サンドブラスト、研削研磨、研磨、プラズマ研磨、レーザーマーキング、伸線、真空コーティング（PVD）オイルスプレー、マイクロアーク酸化など）を含む金属加工技術の全プロセスをカバーしています。

長連は年間売上高が約10億人民元に上る大手金属製品メーカーで、主力事業は金属粉末射出成形（MIM）である。長連は中国初の連続脱脂焼結炉（ドイツKramerウォーキングビーム連続炉）を初めて導入し、中国本土で初めてMIM製品の量産を実現しました。これらの製品は3C部品、医療部品、スマートホーム部品、伝統的な時計部品、通信産業、自動車部品の製造に使用されています。長連は、原材料開発、金型設計・製造、射出成形生産、表面処理、熱間静水圧プレスの総合応用など、完全な産業チェーンを持つ企業であり、世界最大級の金属粉末射出成形生産と粉末冶金工程拡張拠点の一つです。バインダージェッティング金属3Dプリント技術の発売後、Changlianは積極的に手配を行い、現在では6台のHP金属3Dプリントシステム（数千万元相当）を導入し、複数の分野での応用を実現しています。

△南極熊実写：チャンリアンのバインダージェット金属3Dプリント工場には6台のHP金属マシンが装備されています

MIM のリーダーが 3D プリンティングをリード<br /> 中南グループは1935年に設立され、1978年に広州南沙に時計工場を建設し、1992年に長連金属材料応用製品（広州）有限公司を設立し、金属粉末射出成形を導入しました。1998年に量産を開始し、ノキアの携帯電話向けに最初の金属射出成形（MIM）部品を製造しました。当時、携帯電話の価格は7,000〜8,000元でした。その後10年間、国内の大手MIM企業としての地位を維持してきました。 30年、40年が経ち、現在、中国の製造業はますます競争が激しくなり、生産コストもますます透明化していますが、昌連は今でも毎年約500トンの高精度金属部品を納品しています。

△南極熊実写：チャンリャンMIMがバッチ生産した時計バンドとケース端子製品

▶ 2014年、Changlianは二酸化炭素排出量に注目し始め、3Dプリントの開発を始めました。金属3Dプリント用粉末材料の研究開発から製造まで、2017年にテスト用に最初のSLM金属3Dプリンター（ドイツのSLMソリューション）を購入し、それ以来、歯科業界への進出を開始しました。

▶ 2019年には、世界的に有名なエンドユーザーと共同でバインダージェッティング金属3Dプリント技術を開発・導入し、数十万個の外観部品の量産・納品を実現しました。

△南極熊実写：HP金属3Dプリントサンプルには、ゴルフヘッド、マニホールド、医療部品、自動車部品、プロセステストピースなどが含まれます。

Changlianは、顧客と共同で端末アプリケーションを開発するために、2019年にHP 3Dプリンター機器を導入しました。

既存の生産設備には、HP S100 バインダージェッティングメタル 3D プリンター、S100 硬化ステーション、S100 ビルドユニットが含まれており、印刷プラットフォームのサイズは 430mm x 309mm x 140mm です。

△南極熊実写：チャンリアンのHP金属3Dプリンター

△南極熊実写：チャンリアンのHP金属3Dプリント硬化機

01
大量生産と後処理の問題

Antarctic Bear: バインダージェッティング金属 3D プリント技術に適した製造バッチサイズはどれくらいですか? HP趙華： MBJバインダージェッティング金属3Dプリント技術は、一般的に中規模から大規模の製造に使用されます。設備の設置容量に加えて、最も重要なのは、設置後に最終製品として使用するために印刷される部品の数です。上流・下流工程の完全性から最終製品の中規模・大規模生産の全面実現まで、実際の応用が数千個、数万個、さらには数十万個であっても、長連はすでに世界のトップクラスにあります。 HP の金属 3D プリンターは、MJF ナイロン 3D プリンターと同様に、最初にヨーロッパと米国でリリースされましたが、これらの国での設置ベースは一般的に中国よりも大きいです。ヨーロッパとアメリカでは、3Dプリンティングの応用の位置づけが異なります。ヨーロッパやアメリカでは、従来の加工技術の供給がアジアや中国ほど十分ではないため、3D プリントの位置づけは、多くの場合、数百または数千個の小中規模のバッチであっても、HP 3D プリントの使用に非常に適していると考えられます。ヨーロッパと米国の MetalJet 金属の顧客は、完全なパフォーマンスと配送コストの価値をもたらす多くの垂直産業アプリケーションを開発していますが、各アプリケーションの単一生産量は、ほとんどが数百から数千個です。
HPとChanglianの協力は海外のアプリケーションより少し遅れていますが、3Dプリントアプリケーションのエコシステム全体は、幅と深さの両面で非常に進んでいます。
昌連の廖志雄氏：昌連がバインダージェッティング金属3Dプリントを使用して製造した部品プロジェクトのうち、納入された部品の最大数は数十万個に達しています。
この規模のアプリケーションを実現するには、完全なエコロジカル技術システムが必要です。3D プリントだけでなく、原材料の開発、印刷プロセス、焼結プロセス、HIP 熱間静水圧プレス、研磨、CNC なども含まれます。最初から最後までサポートする能力が必要なので、私たちChanglianにとって、ヨーロッパや米国よりも中国でこれを実現する方が簡単かもしれません。そうは言っても、Changlian の完全な制作サポートは中国でも珍しいです。

たとえば、ある部品を 3D プリントして焼結した後、最高レベルの研磨効果を達成する必要がある場合、非常に高い密度が必要になります。当社のパークの熱間静水圧プレス装置は、外注することなくこれを処理できるため、クローズドループが実現します。
△南極熊の実物写真：長連金型製造センター。 MIM技術を使用して金属部品を製造するには、まず金型を作る必要があります。Changlianの独立した金型製造センターには、高精度の金型を製造できる設備が80台以上あります。

△南極熊の実写：MIM射出成形工房。 MIM射出成形機にステンレス鋼などの金属粒状原料を投入し、金型内に射出して金属部品を形成します。 Changlian には 270 台の射出成形機があり、使用される材料にはステンレス鋼 (316L、304L、17-4PH、ニッケルフリーステンレス鋼)、チタン、タングステンなどがあります。

△南極熊の実写：連続焼結炉。 Changlian には 9 台の連続焼結炉があり、そのうち 8 台はウォーキングビーム連続脱脂焼結炉です。ウォーキングビーム連続脱脂焼結炉は、主に投入・排出部、触媒脱脂部（酸脱脂）、低温脱脂、高温焼結部、冷却部で構成され、横方向コンベアベルトで接続されています。年間の原材料消費量は500トンを超え、特に大量生産に適しています。

△ 南極熊実写：長連HIP量産炉

△南極熊の実物写真：昌連HIP試験炉。 HIP は、高温と高圧を同時に使用して金属またはセラミック製品に全方向から均等な圧力をかけ、材料の緻密化と微細構造の最適化を促進する高度な製造プロセスです。その結果、耐疲労性、耐腐食性、耐摩耗性などの優れた機械的特性が得られます。これにより、部品を焼結して高密度化することができます。長連は2014年に設備導入を開始し、プロセス技術の応用開発を開始しました。現在は量産炉2台と試験炉1台を保有しています。

△南極熊の実物：CNC加工センター。昌連は、ブラザー、ツガミ、景釣などのブランドを含む合計500台の機械を保有しています。 CNC マシニングセンターのバッチ設備への投資により、複雑で精密な小ロットおよび多品種の部品処理の問題を迅速に解決できます。

△南極熊の実写：長連MIM部品自動サイズ・自動外観検査工場。金属部品が製造された後、製品が適格かどうかを確認するために、サイズと外観をテストする必要があります。毎年数千万、あるいは数億個の部品が出荷されるため、すべての検査は完全に自動化に依存しており、そうでなければ何百人もの品質検査作業員が必要になります。昌連MIM部品自動サイズおよび自動外観検査工場には合計1,044セットの設備があります。

02
最終顧客は3Dプリントを十分に理解していない

Antarctic Bear: 実際に大量生産される最終製品の顧客は、3D プリント技術の使用に関して追加の質問や要件を提起するでしょうか?

Changlian Liao Zhixiong : 現時点では、ほとんどの顧客は 3D プリントが自分たちにどのようなメリットをもたらすのか、あまりよくわかっていません。まだ開発段階です。 3D プリントに適した製品デザインがさらに登場するには、コミュニケーションにさらに多くのエネルギーと時間が必要であり、顧客がそれを消化する時間も必要です。この段階では、作業のほとんどは、既存の製品を 3D プリントに適したものに改造することだけです。

現時点では、十分な交流がありません。それは、私たちと顧客との交流が十分ではないからではなく、認知レベルで顧客が 3D プリントを十分に理解していないためです。そのため、3D プリントを推進し、探求するには、より多くの協力が必要です。

実際、スタンピングや鍛造などのプロセスと比較して、材料を粉末に変えてから3Dプリント技術を使用して部品を製造する場合、粉末の製造から外観処理のための研磨と研削までの全プロセスは、ESG（環境、社会、企業統治）計算全体で、新しい粉末であれ、リサイクル粉末であれ、エネルギー消費計算の点では、粉末業界（MIMと3Dプリント）の方がエネルギー効率が高くなります。

HP Zhao Hua: 3D プリントはプロトタイプや小ロット生産に使用され、ほとんどの人にとって非常にシンプルで理解しやすいコンセプトです。最終製品にたどり着くと、エンジニア、デザイナー、ID、調達、サプライチェーンなどを含む複雑な多階層の人事システムが関与します。これは1人や2人で決められるものではなく、集団的な行動です。影響を与え、明確で目に見える価値をもたらすには時間がかかります。

03
MBJ vs MIM

MBJ は設計の自由度が高く、複雑な構造の製品を印刷できます。金型を必要とせず、異なる設計を同時に検証でき、生産サイクルが短く、迅速に反復できます。試作段階や小ロット段階に適しています。MBJ は価格が高めですが、金型コストを節約でき、小ロット生産の効率が高くなります。

従来の MIM プロセスは大量生産のサイクルが速く、大量注文に適しています。金型コストは高いものの、共用金型コストの割合が低いため、バッチ生産時のメリットと効率が大幅に向上します。

△ チャンリアンのMIM金型

△南極熊実写：長連MIMサンプル - 後処理には表面処理（ブラスト、研磨、PVD）が含まれます。組み立て – ガラス、プラスチック

Changlian Liao Zhixiong:細かい点が 1 つあります。現段階では、バインダージェッティング金属 3D プリントで印刷した部品の表面粗さが MIM ほど良くない理由を顧客は一般的に理解していません。実は、3D プリントで使用される粉末の粒子サイズは比較的粗く、MIM ほど細かくないからです。したがって、良好な滑らかさと許容誤差を実現するには、表面を CNC で加工する必要があります。

しかし、問題があります。MIM技術では大きすぎる部品を作るのは簡単ではありませんが、メタルバインダージェッティングには、3Cデジタル製品の中間フレームの製造など、独自の利点があります。

最も分かりやすい例としては、重さが数百グラムもある製品があり、3Dプリント以外に軽量化する方法がないというケースが挙げられます。中空形状に印刷することで重量を軽減でき、製品の配送コストも削減できます。 3D プリントの生産コストは 15% 高くなる可能性がありますが、その後の物流やその他のコストは 15% 以上節約できます。多くの人々は、これらのその後の影響にまだ気づいていません。

04
MBJクラフトシーリング

Antarctic Bear：MBJ の技術はまだ未熟な部分が多く、改善の余地が大いにあります。しかし、独自の天井はあるのでしょうか?

HP Zhao Hua:さまざまな技術には独自の発展があり、さまざまな 3D 印刷プロセスの上限は、一般的に効率、品質、コストによって決まります。過去数十年にわたる産業用 2D 業界の発展の歴史を借りると、広い意味ではムーアの法則の発展速度にも従い、パフォーマンスは 18 ～ 24 か月ごとに 2 倍になります。

速度の面では、HPの3Dプリント技術は、1層を20秒以上で生産するものから、1層を10秒以上で生産するものへと進化しました。より高速化したいのは、技術が対応できないからではなく、市場と組み合わせることでバランスを取る必要があるからです。そのため、速度の向上にはまだまだ大きな余地があります。

品質に関しては、現在のオープンプロセスでは、特定の製品アプリケーションに対して、印刷制御アルゴリズム、粉末の配置、粉末材料自体、その他の寸法などのさまざまな要素を調整することで品質を変更できます。コストの面では、規模によって大きなコスト上の利点がもたらされます。

Changlian Liao Zhixiong： SLM 金属 3D プリント技術は、すべて同じマシン上で完了し、プロセスを分離することはできません。メタルバインダージェッティングの印刷が完了すると、機械の時間を占有することなく、硬化と開梱の次のプロセスに進むことができます。

材料の多様性という点では、メタルバインダージェッティングは実際に実現可能であることが証明されていますが、市場の推進力はそれほど強くありません。適切な用途が見つかれば、大規模に適用できます。

接着剤にも改良の余地は大いにあります。当社には、HP と協力して研究に取り組んでいるチームもあります。

05
3Dプリントの価格を計算する方法

Antarctic Bear: 国内の多くの 3D プリントサービスプロバイダーは、グラム重量に応じて料金を請求することがよくあります。 Changlian は顧客にメタルバインダージェッティング 3D プリントサービスを提供しています。価格も重量によって計算されますか?

Changlian Liao Zhixiong:これはまだ初期段階の構想です。Changlian は端末部品の製造に携わっています。重要なのは、後工程がいくつあるかということです。製品全体の価値において、後処理の割合は、ブランクを準備する 3D プリントプロセスよりもはるかに大きいことがよくあります。また、後処理の要件は大きく異なるため、印刷や後処理などについて個別の見積もりが必要かどうかを確認するために、多くのお客様とコミュニケーションを取ってきました。

MIM または 3D プリントで製造するグリーンパーツの場合、コスト構造のプロセスが 1 つまたは 2 つ変更されるだけなので、個別の見積もりを出すのはそれほど難しくありません。ただし、最終顧客にとっては、サプライチェーンを 1 つずつ探して各レベルで見積もりを取得する必要はありません。

南極熊：チャンリアン社の6HP金属3Dプリンターの稼働率はどのくらいですか？

昌連・廖志雄： 3C業界の慣例により、半年で計算すると電源オン率は約50％になります。製品を作るには、設計の伝達、校正、調整などのプロセスが必要であり、機械の時間がかかります。同じ製品を何千、何万個も大量生産する場合、連続生産の効果的な立ち上げとなります。これらすべてを考慮すると、電源オン率は 50% であると言えます。これは、3C 製造業界での実践と同じです。

実証済みの製品が、試行錯誤のプロセスを必要とせずに年間を通じて継続的に生産され、さまざまな業界の季節的な混合と組み合わせられると、起動率ははるかに高くなります。

06
良いアプリケーションを作るのは簡単ではない

アンタークティックベア：製造会社がMBJ 3Dプリンターしか持っていなくて、サポート設備がない場合、開発は難しくなりますか？

Changlian Liao Zhixiong:当社にはすでに MIM 射出成形、焼結、熱間静水圧プレスなどの技術があります。3D プリントの使用は射出成形プロセスを置き換えるだけです。その後のプロセスもあり、それらはすべて必要です。それで比較的スムーズに進みました。しかし、3D プリントだけが関係し、他のすべてを下流に引き渡す必要がある場合、それは確かに簡単ではありません。

△ 金属部品熱間静水圧プレスサンプル

Antarctic Bear: Changlian 内での 3D プリントの状況はどうなっていますか?

昌連・廖志雄：昌連は2024年に新たな独立した3Dプリント部門を設立しました。以前は大型生産ラインに統合されていましたが、何年も前から行われていましたが、今では非常に重視しているので、南極熊さんにもレポートと暴露をお願いしています。

当グループのスタイルは、無謀ではなく着実に発展していくことです。江西省にも工場があり、実際に大規模に導入されれば、3Dプリンターをさらに追加することも可能です。

07
MIMメーカーの3Dプリンティングへの期待

アンタークティックベア：MIM業界の大手企業として、3Dプリンティングにどのような期待を抱いていますか？

Changlian Liao Zhixiong:実際、3D プリント業界全体について言えば、プロセス技術と比較して、3D プリントに適した設計がさらに増え、非常に柔軟かつ便利に価値ある製品を作ることができるようになることを期待しています。「3Dプリントを使えばコストが下がる」と考えないでください。また、製品設計の柔軟性、軽量化（中空のトポロジー強化構造）、組み立ての削減（複数の部品を1つに統合）など、3Dプリンティングがもたらす将来のメリットを最大化するためにも、3Dプリンティングを最大限に活用する必要があります。

実際、従来の鍛造やスタンピングと比較して、MIM は統合を実現し、部品数を削減できるという明らかな利点があります。 3D プリンティングは MIM よりもさらに一歩進んでおり、より高い統合度を備えています。

私は1988年に中南創発で働き始めてから、何十年もこの業界で働いています。クライアントとこれらのことを伝え、説明するために時間を費やす必要があります。当社のMIM事業の収益は現在、年間数億から10億程度の範囲にあります。

3D プリンティングが MIM 業界をより高いレベルに引き上げ、粉末業界の輝く真珠となることを楽しみにしています。

<インタビュー終了>

インタビュー後、スタッフは南極熊を連れて昌連公園内の工場作業場を見学しました。そこにはMIM射出成形、連続焼結炉、熱間静水圧プレス炉、CNC加工センター、自動研削盤、MBJ金属3Dプリント、マグネシウムアルミニウム合金射出成形、測定室、実験室などがありました。アンタークティックベアにとって、完全なプロセスチェーンを備えたこのような大規模な金属製品工場を見るのは初めてのことでした。 3D プリントワークショップはまだこの中のごくわずかな割合を占めていますが、徐々に重要なプロセス補足要素となり、徐々に支配的な地位へと移行していくことが期待されています。

△動画：南極熊が昌連工場内部を実写撮影

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