オートメーションサプライヤーのComauは3Dプリントでクランプ装置の設計を最適化

Comau はフィアットグループ傘下のグローバル企業です。1976 年に設立され、イタリアのトリノに本社を置いています。 Comau は、製品の研究開発から産業プロセス自動化システムの実装まで、多くの業界に産業自動化システムと包括的なメンテナンスサービスを提供しています。主な事業範囲は、ボディ溶接、パワートレイン、エンジニアリング設計、ロボット工学、メンテナンスサービスです。

最近、Comau はパートナーであるイタリアのトリノ工科大学との協力を通じて、3D プリント技術による自動クランプ装置の最適化において独自の「新しい」成果を達成しました。この号では、3D Science Valley とその仲間たちが集まり、自動化分野における Comau の「新しい」成果について学びます。

かつて産業オートメーションのサプライヤーだったComauは、昨年7月以来、トリノ工科大学（イタリア最古の工科大学の一つ）の専門家や多くのテクノロジー企業の技術チームとワーキンググループを結成している。このグループの研究の目標は、3D プリントなどの非伝統的な生産方法が、多数の複雑な工業部品に新しい製造ソリューションを提供する方法を探求することです。

積層造形の利点をテストする試みとして、作業グループはかなり珍しい製品、つまり Comau 装置のクランプ溶接および組み立てに使用されるクランプ装置を選択しました。 Comau は毎年、さまざまな形状のクランプ装置を何千台も生産しており、各クランプ装置の設計は溶接する材料の形状に基づいています。チームは、組み立てに 3 つの部品を必要とする S355JR 鋼製のクランプを選択しました。

△オリジナルのクランプユニット（左）は3つの異なる部品から組み立てられています。 3D プリントされたクランプユニット (中央、右) に必要なのは 1 つの部品だけで、元のクランプユニットと同じ剛性を備えています。チームは、Altair のトポロジー最適化ソフトウェア Inspire を使用して、元のクランプデバイスの設計に基づいてトポロジー最適化を実行しました。Autodesk の Shape Generator と Dassault Systèmes の Tosca を使用して、設計者は最適化されたクランプデバイスの設計を取得しました。

△トポロジー最適化後、機械解析の結果に従ってクランプユニットが再設計されました。△シミュレーション解析を通じて、最適化プロセス中に再設計されたクランプユニットが必要な機械特性を獲得することが保証されます。
新しい設計により、クランプ装置のコンポーネントの数が 3 個から 1 個に削減されました。さらに、このような最適化により、クランプ装置の重量が軽減されます。その後、ワーキンググループはクランプ装置の材質をS355JR鋼からAlSi10Mgアルミニウム合金に変更し、さらに軽量化を実現しました。

設計が完了すると、選択的レーザー焼結法 (SLS) 3D プリントを使用して製造されました。組み立て箇所と穴には特殊な後処理を施しましたが、組み立てが不要なため、当初の設計に比べて労力は増加しませんでした。

新しいクランプ装置は大きな利点をもたらし、組み立てを必要としないクランプ装置は元のものよりも耐久性があります。また、元の設計のように加工中に大量の材料を除去する必要がないため、廃棄物が少なくなります。当初の設計と比較すると、設計と製造にかかる時間も半分に短縮されました。また、鋳造工程が不要なため、サプライチェーンも短縮されます。

これらの利点に加えて、Comau は、新しい設計によって、より環境に優しい生産システムと「よりグリーンな」運用が実現されることを発見しました。設計変更とアルミニウム合金の使用により重量が軽減され、クランプユニットがモバイルデバイスに取り付けられているため、電力消費も削減され、「グリーンファクトリー」の実現に向けた歓迎すべき前進となっています。

Comau のチームはその後、新しいクランプ装置を工業製造環境でテストし、実現可能性を確認します。より複雑な製品や、製造に時間と費用がかかる部品を必要とする製品も試されるでしょう。 Comau 社は、これらの実現可能な設計を工業生産に進めることができるかどうかを調べるための社内調査も実施しています。

出典: 3D Science Valley 詳しい情報:
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