金属積層造形後処理技術の先駆的企業の一覧、プロセス自動化の程度は絶えず向上している

金属積層造形後処理技術の先駆的企業の一覧、プロセス自動化の程度は絶えず向上している
はじめに: 後処理は、金属積層造形ワークフローの重要な段階です。金属 AM 後処理にはさまざまな技術が含まれており、サポート除去などの基本的な AM 手順、部品の選別などの AM 製造プロセスに関連しない手順、および脱バインダーなどのプロセス固有の手順が含まれる場合があります。金属積層造形 (AM) 後処理に必要な段階の数は、AM プロセスの種類、材料、部品自体によって異なります。

以下は、金属 AM 後に使用される最も一般的な後処理技術と、各技術のソリューションを提供する大手企業の一部の一覧です (網羅的ではありません)。
粉末除去:ソルコン
LPBF や、粉末を原料として使用するその他の形式の金属付加製造では​​、粉末の除去または脱粉末が後処理の重要な段階となります。部品が製造されたら、部品を洗浄し、安全上のリスクを排除し、再利用のために粉末を収集するために、余分な粉末を取り除く必要があります。

独立した粉末除去システムは、部品の回転、振動、圧縮空気の組み合わせを使用して、完全な粉末除去を実現します。チタンなどの反応性金属粉末の場合、爆発の危険を防ぐために不活性ガスシステムも必要です。
ドイツのSolukon Maschinenbau GmbHは、自動粉末除去に特化した粉末除去ソリューションのリーダーです。 Solukon は、シーメンスなどの企業と連携して、深い溝やその他の複雑な特徴を持つ非常に複雑な部品用のインテリジェントな粉末除去システムを開発してきました。 Solukon の最も注目すべきシステムは SFM-AT シリーズで、自動 2 軸回転、粉末ロック、制御された周波数振動、圧縮空気または不活性ガスを使用した手動粉末除去用のグローブ ポート、手動ジョイスティック制御などの機能を備えています。この電子書籍で詳しく説明するように、同社は中型部品の粉末除去用の新システム SFM-AT350/-E もリリースしました。
サポートの削除: Rivelin Robotics
サポートの除去は、金属 AM 後処理において、特に部品が脆弱な薄肉部分では困難で労働集約的な段階です。サポートの除去には通常、バンドソーを使用してビルド領域からパーツを切断し、次に小型の手工具を使用してパーツの表面からサポートを除去することが含まれます。サポートの除去には時間と労力がかかるため、サポートを効率的かつ最小限に配置することは DfAM の重要な領域です。

サポート除去プロセスの自動化は、金属 AM の成長分野であり、長期的には AM 生産に利益をもたらします。この分野で技術を開発している英国の Rivelin Robotics 社は、「最先端のセンサーとプロセス」とロボットアームを使用して金属 AM サポートの除去を実行し、運用コストを 10 分の 1 に削減しています。 GKN Aerospace や英国国防省も Rivelin の NetShape Robot のユーザーです。
脱脂および焼結:エルニックシステムズ
バインダー ジェッティングや金属押し出しなどの付加製造プロセス、および金属射出成形 (MIM) などの非付加製造プロセスでは、非金属バインダー材料を除去して残りの金属構造を強化するために、脱バインダーや焼結などの後処理手順が必要です。
バインダー ジェッティング プロセスでは、積層造形システムが液体バインダーを金属粉末に堆積させて金属部品を作成します。金属粉末を焼結または溶融するプロセスよりも高速です。ただし、後処理では、熱、溶剤、水などを使用して、グリーン金属部品からバインダー材料を除去する必要があります。脱脂後、金属の融点よりわずかに低い温度の炉で焼結が行われ、金属粒子が融合して高密度の金属部品が生成されます。
△DSHテクノロジーズのエルニック炉 脱バインダーおよび焼結技術のリーダーは、ニュージャージー州に本拠を置くエルニックシステムズとその姉妹会社であるDSHテクノロジーズです。 50 年を超える業界経験を持つ Elnik は、世界をリードする第 1 段階の脱バインダー システムと第 2 段階の脱バインダーおよび焼結炉を提供しています。 2023 年、Elnik は HP と提携し、HP の金属積層造形システム向けの焼結ソリューションを提供しました。
マテリアルハンドリング:フォルクマン<br /> 金属 AM における材料の取り扱いは、前処理段階と後処理段階として考えることができます。あらゆる材料処理プロセスでは、安全性と清潔さ、および AM システムとの間の効率的な材料の受け渡しを優先し、作業者を粉体から保護する必要があります。統合された材料処理システムは、粉末除去システムと一部重複する場合があります。
後処理の材料処理段階には、AM 粉末の乾燥、AM システムへの (自動または手動の) 充填、AM システムからの使用済み粉末の除去、使用済み粉末のふるい分け、および導入された金属 AM 技術の種類に応じて異なるその他の手順が含まれる場合があります。

2023年、金属積層造形リーダーのEOSは、別のドイツ企業であるVolkmannと提携し、最大6台のEOS M L-PBF積層造形システム向けに、自動化されたスケーラブルな閉ループ金属粉末処理ソリューションを提供します。共同開発されたシステムは、自動補充、乾燥、中央粉末処理システムを備えており、24時間365日、完全に自動化された粉末処理を提供します。
部品の識別と分類: AM-Flow
大規模生産レベルの金属積層造形には、従来の組立ライン製造プロセスと同様に、完成した部品を識別して分類するための後処理ステップが必要です。最も効果的な生産規模の識別および選別システムでは、マシンビジョンの形式を使用してプロセスを自動化します。
インダストリー 4.0 の部品識別および仕分けシステムには通常、光学部品認識機能を備えた機械、部品をさまざまなカテゴリに分類するためのコンベア システム、および梱包機、品質検査システム、ピックアンドプレース ロボットなどのオプション コンポーネントが含まれます。

AM 部品選別のリーダーは、オランダに拠点を置く AM-Flow です。同社は、最先端のマシン ビジョンと人工知能技術を活用した AM-Vision、AM-Logic、AM-Sort マシンなど、数多くのモジュール式識別、選別、工場管理ソリューションを提供しています。そのユーザーには自動車大手のBMWも含まれており、同社はAM-Flowソリューションを導入した後、積層造形部品の選別に必要な時間を半分に短縮したと報告されている。
測定とテスト: Theta Technologies
測定と検査は、最終用途向け部品の積層造形生産における重要な後処理段階です。寸法や公差については、CMM などの標準機器を使用できます。ただし、内部検出には他の技術が必要です。
鋳造や機械加工などの金属製造技術と比較すると、AM に対する顧客の測定および検査要件はより高くなる可能性があります。付加製造は、金属部品が部分的に中空部分、チャネル、その他の内部機能など、内部の複雑さがかなり高くなる可能性があるという点でも、これらの技術とは異なります。内部部品の検査には特殊な非破壊検査技術が必要です。

英国のTheta Technologiesは、付加製造部品の非破壊検査を専門とする企業です。最先端の RD1-TT システムで実証された Theta の検査装置は、非線形共振技術を活用し、音波を使用して積層造形部品の内部欠陥を検出し、金属部品の合否テスト結果を迅速に提供します。これは、金属 AM バルブだけでなく、タービンブレードなどの非 AM コンポーネントの検証にも効果的に使用されています。
熱処理:Quintus Technologies
LPBF などの技術を使用して製造されたコンポーネントは熱処理の恩恵を受け、部品の多孔性を低減し、欠陥や内部応力を排除し、強度を高めることができます。金属 AM 部品の一般的な熱処理は、溶解処理、応力緩和、熱間等方圧プレス (HIP) の 3 つです。
△ウォールワークのベリーにある新しい2,500平方メートルのHIPセンターでは、クインタスのQIH 173L M URC熱間静水圧プレスが使用されます。
スウェーデンの企業 Quintus Technologies は、主に板金製造向けの HIP テクノロジーを専門としていますが、金属 AM 後処理にも特化しています。後処理装置の適用可能な業界としては、金属の品質に対する要求が特に高い航空、原子力、医療などが挙げられます。同社の HIP ソリューションは、チタンインプラントや自動車部品などのコンポーネントの改良に使用されており、SLM Solutions などの AM リーダーと提携しています。
AM ポストプロセスの詳細については、VoxelMatters の AM ポストプロセス フォーカス 2024 電子書籍をご覧ください: https://www.voxelmatters.com/wp-content/uploads/2024/06/VoxelMatters-VMFocus2024-eBook-Post-Processing.pdf

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