足し算と引き算、仕事が疲れない理由の徹底分析

足し算と引き算、仕事が疲れない理由の徹底分析
積層造形と切削造形を組み合わせる方法については、市場に 2 つのソリューションがあります。
一つは、マザック、DMG森精機、三井精機などの伝統的な工作機械メーカーが、積層造形に用いられるレーザークラッディングヘッドを工作機械に組み込み、切削工具と連携して「積層造形」と「切削造形」を完成させるというものである。
1 つの解決策は、Fastems のような柔軟な製造システムを使用して、最初にワークピースを「付加的に製造」し、次にロボットによって熱処理に送り、最後にワークピースを工作機械に送ってロボットによって仕上げを行うことです。

積層造形メーカーのRPM社と従来の工作機械メーカーのオークマ社は、自動化を通じて積層造形と切削造形を統合することで、鋳造や鍛造などの予備工程を必要とせずに複雑な部品を製造できると考えています。機械加工により、部品の厳格な寸法公差と表面仕上げの要件を満たすことができます。



積層造形と切削造形を分ける理由について、オークマは、積層造形と切削造形の可能性を最大限に引き出すには、加工環境や加工速度が異なるため、同じ装置に2つの技術を統合しないことだと考えています。同じ装置に統合すると、一方の技術が加工しているときに、もう一方の技術は「待機」状態となり、装置の生産能力を無駄にしてしまうからです。 2 つの技術を分離し、自動化ロボットやマルチパレットシステムを通じて操作を調整することで、作業効率を最大化できます。

もう 1 つは、積層製造と切削製造では処理環境に対する要件が異なることです。 RPM のレーザー蒸着システムは、金属粉末の酸化を防ぐために酸素レベルを 10 PPM (百万分率) 未満に維持し、作業ゾーンの露点を 50°C 未満に維持するように設計されています。

△RPMのLENS粉末供給技術を用いて製造された部品
RPM の Robert Mudge 氏は、これに基づいてさらに詳細な分析を行いました。彼は、積層製造と切削製造を区別する理由は 3 つあると考えています。

湿度コントロール:
加工中に冷却剤を使用すると、レーザー加工環境におけるアルゴン雰囲気の制御が妨げられます。

材料効率:
専用の AM マシンでは、未使用の金属粉末の多くを専用の粉末回収ユニットを介して再利用できます。しかし、ハイブリッド AM 装置では、粉末 (AM プロセスから) が壊れたチップ (機械加工プロセスから) と混ざり合うため、粉末を回収することが困難になります。

二次加工:
積層造形で製造される部品のほとんどは、機械加工の前に熱処理プロセスが必要です。 2 つの工程を分離し、専用の設備で完了させることで、間に熱処理工程を追加することが容易になります。

△オークマとRPMが共同開発したタービンエンジン燃焼器部品 現状では積層造形の速度は高くなく、より薄肉化や複雑な加工形状を得たい場合は粉末の堆積速度を調整する必要がある。多くの工業部品の場合、積層造形による完成速度は機械加工ほど効率的ではありません。積層造形によるワークピースの完成には、少なくとも数十時間、長くて数百時間かかります。

積層造形では40時間かかる部品を、機械加工で10時間で仕上げることも可能と考えられます。2つの工程を1つの装置に統合することで、積層造形を行っている間は機械加工構成をアイドル状態にし、別の装置で積層造形を完了することで、アイドル状態の30時間を機械加工能力に解放することができます。

出典: 3D Science Valley 詳しい情報:
加法材料と減法材料を一緒に!三井精機、新型3Dプリント・カッティングハイブリッド加工装置を発売 日本の獣級5軸産業グレード3Dプリント・カッティング装置!加法材料と減法材料の組み合わせ

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