ハネウェルにおける3Dプリント技術応用の現状分析

この投稿は、Little Soft Bear によって 2016-8-15 13:57 に最後に編集されました。

効率性とスピードがビジネスにとって極めて重要な世界では、生産サイクルの短縮の影響は明らかです。世界的製造大手のハネウェルは、新興の付加製造技術を活用して、品質を犠牲にすることなく、従来の技術よりも速く航空機部品を生産できるようにしています。 3D プリンティングとしても知られるこの技術により、鋳造技術で製造する場合のほんのわずかな時間で、高性能で軽量な航空機部品の設計が可能になります。

従来、航空機部品を製造する場合、まず CAD ファイルに基づいてカスタム金型が作成され、その後鋳造工場に送られて鋳造 (または製造) されます。部品が出てくるまでには数週間から数か月かかることがよくあります。積層造形法では、製造業者は CAD ファイルを 3D 印刷装置に直接アップロードするだけで、数時間または数日以内に部品を印刷できます。これはより効率的で経済的なプロセスです。

効率性の向上に加えて、積層造形は新しい、より複雑な部品の開発をスピードアップすることもできます。この技術は現在の製造プロセスよりも精密であるため、その応用可能性は大きく広がります。たとえば、ハネウェルは航空宇宙事業において、従来の方法では製造するには複雑すぎる新しい設計にこれを使用しています。中国3Dプリンティングネットワークによると、ハネウェルのフェデラル・マニュファクチャリング・アンド・テクノロジーズ（FM&T）も同様のことを行っている。同社はカンザスシティで米国の国家安全保障施設を運営している。そこでは、トポロジー最適化と呼ばれる新しい手法が使用され、より効率的にツールを製造しました。エンジニアはツールの機能的および物理的要件を入力するだけで、コンピューターアルゴリズムが 3D プリンターと連携して、従来の方法で製造されたものよりも軽量かつ強度が最適化された部品を作成します。部品は見た目が少し奇妙かもしれませんが、形状とサイズは要件にぴったりで、数か月ではなく数週間で製造できます。

付加製造はまだ比較的新しい産業であることは言及する価値があります。ハネウェルは、2010 年 6 月にはすでに、3D プリントされたニッケル合金 718 部品をテスト航空機に使用し、直接 3D プリント部品の適用を試みた世界初の航空機メーカーとなりました。

それ以来、同社は2012年に発電機セットの部品を含む他の3Dプリントテストを実施してきた。 2015 年 1 月、ハネウェルは、電子ビーム溶解 (EBM) 技術を使用して、同じ 718 超合金から航空宇宙部品を製造した最初の企業になりました。この部品は実験的な設計の HTF7000 エンジンチューブです。以前は 8 つの異なる部品で構成されていたものが、現在は 1 つの部品のみで済み、数か月ではなくわずか数週間で設計できるようになりました。

「ハネウェルほど積層造形に熱心に取り組んでいる企業はほとんどありません」と、同社の積層造形工学研究者ドン・ゴッドフリー氏は語る。「当社は中国、インド、ヨーロッパ、メキシコ、米国に3Dプリント研究所を建設した最初の航空宇宙企業です。この技術の価値を理解しており、航空機への応用を研究し続けています。」

しかし、ゴッドフリー氏は、現在の 3D 印刷技術の多くは、実際には研究室以外の用途にはあまり適していないと考えています。なぜなら、彼の意見では、金属 3D プリント技術のコスト削減の利点はそれほど明白ではないからです。確かに大幅な時間の節約は達成されますが、それに伴うコストにより、この技術の魅力は大幅に制限されます。さらに、航空機の組み立てプロセスは非常に複雑であるため、従来の製造技術を完全に排除することはできません。

では、ハネウェルの解決策は何でしょうか?同社は、Arcam の電子ビーム溶解 (EBM) 3D 印刷技術を採用しました。この技術は、生産時間を大幅に短縮するだけでなく、あらゆる種類の金属材料に使用でき、さまざまな複雑な形状や柔軟な設計も可能にします。「ハネウェルは、ツール予算を削減し、製造に使用して部品コストを削減し、品質を向上させるためにこの技術を開発している」と彼は語った。「以前は製作に6～7週間かかっていたツールが、今ではたった1～2日で3Dプリントできるようになりました。テスト装置に必要なツールを予定より3か月早く入手できれば、エンジニアリングスケジュールとプロジェクトコストを数万ドル節約できます。」

しかし、この技術には独自の問題があり、その一因は 3D プリンターによって発生する高温にあります。「いったん稼働すると、温度は華氏1,900度以下には下がらないので、部品を機械から取り出す前に約8時間冷却する必要があります。これは全体の製造時間に組み込まれます」とゴッドフリー氏は言う。レーザー 3D プリントされた部品も非常に高温になりますが、処理速度ははるかに速くなります。

それでも、ハネウェルはこの技術を前進させています。彼らは現在、インドのバンガロールで新しい金属粉末のテストと開発を行っています。このプロジェクトでは、最大 1,000 枚のテストパネルの 3D プリントが必要です。さらに重要なことに、ハネウェルは既存の材料の限界を打ち破ることを望んでおり、40種類以上の新しい金属粉末に目を向けています。

将来を見据えて、ハネウェルは星に目を向けています。同社はニッケルとアルミニウムの付加製造能力をさらに拡大するほか、宇宙打ち上げ分野の部品製造における3Dプリントの利用についてもさらに研究を進めていく予定だ。

出典: 中国3Dプリンティングネットワーク詳しい情報:
世界の粘土（セラミック）3Dプリントの現状の詳細な分析。世界の生物学的3Dプリント業界の現状。金属3Dプリントの現状と展望の解釈。

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