アルコアがスピンオフを計画しているアルコニック社は、金属 3D プリントをどのように活用しているのでしょうか?

アルコアは軽金属技術、エンジニアリング、製造における世界的リーダーであり、世界を前進させる幅広い材料ソリューションの先駆者であり、チタン、ニッケル、アルミニウムから作られた付加価値製品を提供し、世界クラスのボーキサイト、アルミナ、一次アルミニウム製品を生産しています。

シェル、モービル、BP、シェブロンなどの石油会社が、上流の石油・ガス探査・生産事業と、下流の化学・潤滑油事業を展開しているのと同じです。アルコアは現在、下流事業会社であるアルコニックを分社化する予定で、同社の主な事業には金属粉末製造、3Dプリント、熱間静水圧プレス、鍛造、鋳造、機械加工、品質検査などが含まれる。

アルコアのアルコニック事業図、出典：am
アルコアは、粉末床選択的レーザー焼結技術の分野で継続的に取り組んできました。ピッツバーグでは、アルコアは、鍛造性能を備えた大型金属部品を生産するためのEBAM電子ビーム溶融溶接技術も持っています。アルコアは、2014年に早くもジェットエンジン部品の製造に3Dプリント技術を採用すると発表しました。従来の方法ではジェットエンジンブレードの設計から完成品までの製造に約1年かかっていましたが、3Dプリント技術を使用すればその時間をわずか25週間に短縮できることがわかったからです。時間を半分以上に短縮できるだけでなく、従来のプロセスに比べて新製品開発のコストを 25% 削減できます。さらに、3D モデリングプロセスにより、複雑なコンポーネントの設計を現実のものにすることができ、長い開発プロセスが短縮されます。

アルコアEBAM装置、画像出典：am
実際、原材料の特性は金属 3D プリント製品の品質に直接影響するため、アルコアはこの点に多くの人的資源と物的資源を投入してきました。アルコアのエンジニアは、どのタイプの金属粉末がさまざまな金属印刷装置に適しているかをすでによく知っています。実際の加工プロセスでは、目的の製品を生産するために加工パラメータを最適に設定するには、製品の幾何学的溝形状の制御と材料の溶融プロセスの制御が必要です。このような微妙なレベルの制御を実現するには、多くの実験検証と厳格な操作規律の確立が必要です。

アルコアがオリオンの航空宇宙部品のベントキャップを印刷、画像提供: am
アルコアは、自社開発や合併・買収を通じて、積層造形のプロセスチェーン全体にわたってエンジニアリング能力を急速に発展させてきました。同社は、膨大な運用実績に基づいて積層造形を理解しているだけでなく、熱間静水圧プレスなどの後処理プロセスにも多額の投資を行ってきました。アルコア独自の能力は、積層造形プロセスのすべてのリンクを制御するのに十分であり、特定の処理要件に基づいて特定の金属粉末を開発し、積層造形プロセスを通じて製造し、後処理と品質検査を実行することもできます。エアバスはアルコアの現在の主要顧客の一つであり、アルコアは同社に材料から完成品までの一連のサービスを提供している。アルコアは、3Dプリントされた金属部品の後処理のための熱間静水圧プレス能力を強化するために、ミシガン州ホワイトホールに2,000万ドル以上を投資しました。

アルコアの熱間静水圧プレス装置、画像出典：am
下流サービス事業をアルコニックという名前で分離したことは、アルコアが積層造形を取り巻く産業市場の見通しを非常に重視していることを間違いなく示しています。アルコアは、従来の製造方法と比較して、付加製造では複雑な幾何学的構造を生成できるため、多くの従来の製造方法が不可能になり、付加製造の利点も強調されると考えています。しかし、複雑さは最も重要なことではありません。ユーザーにとって、より軽く、より強く、より疲労に強く、損傷しにくい部品が求められています。金属 3D プリントでは、金属粉末の急速な結晶化によって製品が製造されるため、結晶化レベルの制御が特に重要になります。

一例として、鍛造と積層造形を組み合わせたアルコア独自の「Ampliforge」プロセスが挙げられます。このプロセスでは、最初にブランクを積層造形法で製造し、その後鍛造で後処理します。もちろん、このプロセスでは、プリフォームには、通常の鍛造プロセスで必要な 11 回または 12 回の鍛造パスではなく、1 回の鍛造パスのみが必要です。この加工方法により、部品は実際に鍛造品になります。

アルコアがアルコニックを分社化したもう一つの理由は、自社のコア技術だけでなく、さまざまな面で市場の需要に応えるためだ。積層造形の需要は、航空宇宙分野だけでなく、自動車産業やスポーツ用品分野でも急速に高まっている。現在、金属 3D プリントは航空宇宙と医療分野に重点を置いていますが、3D Science Valley は、アルコアが他の分野にも大きな重点を置いていることを知りました。アルコアは、航空宇宙のコア部品の設計最適化には通常 7 年かかると考えています。一方、F1 レースの部品の最適化は、わずか 8 週間で達成できることもあります。アルコアは、航空宇宙産業が積層造形技術の応用において最も謎めいた産業だとは考えていない。最も謎めいた産業は、消費者向けスポーツ用品産業である。

要約すると、アルコアのアプローチは、広範囲に網を張り、トレーニングに重点を置くことと言えます。実際、3D プリントの現在の段階は、アメリカ西部の発展と非常に似ています。各企業はこの技術の可能性と見通しについてさまざまな見解を持っていますが、プロセスチェーン全体を理解する必要があるという点では一致しています。プロセスチェーン全体に均等な努力を注ぐことによってのみ、各ポイントで他社よりも先を行く学習曲線を獲得できます。リードすることは競争力を意味します。Antarctic Bear 3D Printing Network にご注目ください。

さらに読む:
アルコアの 3D プリント金属粉末製造工場への 10 億ドルの投資がついに成果を上げました。アルコア、エアバスから3Dプリント航空機部品の大量注文を受けるアルコア、3Dプリント技術を使ってエンジン部品を製造出典: 3D Science Valley

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