今すぐ見る: コンセプトレーザーが革新的な積層造形工場ソリューションを発表

この投稿は、Dongfang Xiong によって 2016-1-15 17:10 に最後に編集されました。

ヨーロッパ有数の金型製造・加工、ラピッドプロトタイピング、積層技術の専門展示会であるFormnextが、2015年11月17日から20日までドイツのフランクフルトで開催されました。レーザー溶融技術の革新リーダーであるコンセプトレーザーは、この展示会で初めてまったく新しい機械とプラントのアーキテクチャである「明日の AM 工場」を発表し、実演しました。このソリューションのデビューは、コンセプトレーザーがインテリジェンスや統合などの産業ビジョンを会社の開発戦略に深く根付かせていることを示しています。

「明日のAM工場」というキーワードを掲げた新しい完全な機械コンセプトは、付加製造技術が品質、柔軟性、効率の面で新たな高みに到達することを告げています。生産環境における機器のモジュール統合も、新しいプロセスコンポーネントアーキテクチャアプローチを通じて世界を驚かせるでしょう。コンセプト・レーザーはformnextで、このソリューションは2016年に完全に商業的に利用可能になる予定だと述べた。

これまで、積層造形の世界市場では、機械や技術ソリューションに関して、「レーザー光源の増加」、「レーザー出力の向上」、「生産速度の高速化」、「スペースの拡大」などのスローガンが主流でした。ただし、これらのソリューションでは、技術機器は依然として「分離された」ソリューションであり、生産環境と調整および統合されていません。製品構築タスクの準備と実行には、依然として順次配信が必要です。現在、コンセプトレーザーは、従来の生産方法をまったく新しい観点から拡張する新しい機械アーキテクチャの実験を行っています。「当社の技術の核心は、製品構築タスクの準備、フォローアップ、および積層造形プロセスを、任意に組み合わせ可能なモジュールに分解することです。比較的広い構築スペースにより、異なる構築タスクを異なる時間に実行できるため、これまで分離されていたマシンの「ダウンタイム」が大幅に短縮されます。この新しい生産コンセプトには、生産チェーンの付加価値を向上させる大きな可能性があります。マシンの数を単純に加算する以前のコンセプトと比較して、ここでは産業用連続生産をさらに一歩進めるまったく新しい方法が見られます。」 Concept Laser の開発ディレクターである Dr. Florian Bechmann 氏は、次のように述べています。「当社の技術の核心は、製品構築タスクの準備、フォローアップ、および積層造形プロセスを、任意に組み合わせ可能なモジュールに分解することです。比較的広い構築スペースにより、異なる構築タスクを異なる時間に実行できるため、これまで分離されていたマシンの「ダウンタイム」が大幅に短縮されます。この新しい生産コンセプトには、生産チェーンの付加価値を向上させる大きな可能性があります。マシンの数を単純に加算する以前のコンセプトと比較して、ここでは産業用連続生産をさらに一歩進めるまったく新しい方法が見られます。」

「明日のAM工場」新ソリューション

現在、サービスプロバイダーとして機能する地域印刷センターが世界各地に出現しています。この開発の特徴は、「プロトタイプ製造」から工業規模での柔軟なオンデマンド連続生産への移行です。積層造形のユーザーは、スペース不足、機械設備の拡張の必要性、運用タスクの増加、特に運用時間の増加など、従来の製造方法の問題点とプレッシャーをすでに感じています。この目的のために、コンセプトレーザーの新しい「AM ファクトリーオブトゥモロー」ソリューションは、生産プロセスと準備プロセスの「技術設備の分離」という興味深いソリューションを提供します。付加製造生産の時間枠は「24時間365日レベル」に拡大され、すべてのコンポーネントの可用性が向上します。自動化された材料フローにより、オペレーターの負担が大幅に軽減されます。インターフェースにより、レーザー溶融システムを従来の CNC 技術システムに統合することが可能になります。これは、ハイブリッドコンポーネントや下流プロセス (後処理/仕上げ) などにとって非常に重要です。

「明日のAM工場」：コンセプトレーザーを使用した積層造形モジュールにより、最小限の設置面積でスマートで「堅牢な」産業規模の生産が可能に「パイロット生産」、「生産」、および「後処理」を分離

Concept Laser の「AM Factory of Tomorrow」ソリューションの新しい装置アーキテクチャの主な特徴は、「パイロット生産」、「生産」、および「後処理」の分離です。これには、特に、柔軟な機械の充填と、組み立てプロセスと分解プロセスの空間的な分離が含まれます。目的は、インターフェースを介してターゲットを絞った方法で生産コンポーネントを調整し、製造プロセス全体を通じて生産計画の柔軟性を高めることです。「処理プラットフォーム」と「構築または処理ユニット」の一貫したモジュール構造により、組み合わせやオンライン接続における柔軟性と使いやすさがさらに高まります。さらに、これらのモジュールをターゲットにして組み合わせることで、特定の材料の多様性をより適切に処理し、最終的に経済効率を向上させることができます。その結果、将来の機械ユーザーは、モジュール式機械を使用して、コンポーネントの形状や材料に応じて、生産タスクを非常に正確に「カスタマイズ」できるようになります。全体として、新しいコンセプトレーザー機器ソリューションにより、生産システムの効率と可用性が大幅に向上し、必要なスペースも大幅に削減されます。シミュレーションされた生産シナリオでは、既存の方法と比較して、この方法ではスペース要件を最大 85% 削減しながら、1 平方メートルあたりのレーザー出力を 7 倍に増加できることが示されています。フロリアン・ベッヒマン博士：「マルチレーザー技術により、部品の製造速度が大幅に向上します。また、製造スペースのサイズも大幅に拡大しました。この統合システムコンセプトにより、私たちは「インダストリー4.0」のコンセプトを使用して積層造形を将来の生産戦略として変革する可能性をさらに実証したいと考えています。このコンセプトは、工業生産の付加価値と量産への適合性を高めるという点で大きな可能性を秘めていると言えます。」

コンセプトレーザーの新しいマシンアーキテクチャの基本コンセプト：処理ユニットと処理ユニットの分離モジュール式工場ソリューション - モジュール式処理プラットフォーム

ここで紹介するプロセスプラットフォームの構造容積は 400 x 400 x >400 mm3 です。レーザーソース、プロセスガス管理、フィルター技術はモジュール形式で統合されており、層の厚さは従来の範囲内です。さらに、このシステムソリューションは可変焦点直径を特徴としており、オプションでレーザー出力 400 ～ 1,000 W の 1 レーザー、2 レーザー、または 4 レーザー光学系を装備できます。レーザーの冗長設計により、1 つのレーザーが故障しても、残りの 3 つのレーザーがビルドプレート全体をカバーできるため、構築タスクを完了することができます。「レーザー光源を増やしても、望ましい速度をある程度までしか上げられません。しかし、最終的には製造の複雑さと依存性が増し、それが脆弱性を招き、望ましいプラス効果がマイナス効果に逆転することになります」とフロリアン・ベッヒマン博士は述べています。

「レーザー光源が増えても、望ましい速度をある程度までしか上げられません。最終的には、生産が複雑で依存的になり、脆弱性が生じ、望ましいプラス効果がマイナス要因に転じることになります」と、コンセプトレーザーの開発責任者であるフロリアンベッヒマン博士は説明します。

モジュラー工場ソリューション - モジュラー処理プラットフォーム

新しい処理プラットフォームにはスクリーニングと粉末管理が組み込まれているため、機械とスクリーニングの間で容器を輸送する必要がありません。次の建設作業に必要な開梱、準備、選別プロセスも閉鎖系で完了し、作業員が粉末に触れる必要がなくなります。モジュラー処理プラットフォームの魅力は、その特殊な構造設計にもあります。1 つの処理プラットフォームを 2 つの処理プラットフォームと組み合わせて「製造ユニット」を形成できます。工場での製品組み立てでは、複数の処理プラットフォームを組み合わせて原材料準備ステーションを作成し、処理プラットフォームから分離することができます。

1つの処理プラットフォームと2つの加工プラットフォームを組み合わせて「製造セル」を形成する

処理モジュールは、中央金属粉末準備プラントのモジュールソリューションを形成できます - モジュールの組み合わせ

新しいモジュール式プラントソリューションは、処理モジュール、バッチ処理モジュール、および「オーバーフロー」モジュールの 3 種類のモジュールを提供し、さまざまな高さで供給できます。注目すべきは、モジュールはパイプやホースを使用せずに直接接続でき、RFID インターフェースを通じてのみ識別できることです。これにより、複数の材料タイプを建設プロセスに供給して処理する際の柔軟性が高まり、高いスループットで安全な材料フローが確保されます。「将来的には、高度に自動化された積層造形工場も検討しています」とフロリアン・ベッヒマン博士は言います。「材料やモジュール全体の輸送を、たとえば無人輸送システムで実行することも考えられます。これが私たちの開発の次のステップになる可能性が高いでしょう。積層造形は可能な限り自動化されるでしょう。」

「明日のAM工場」の相互接続：将来の積層造形工場は、生産タスクに最適に対応できる、柔軟に拡張可能で、高度に自動化され、集中管理された生産システムである必要があります。

新しい2軸コーティングプロセス

新しい装置のコンセプトでは、露光中にコーターが戻ることを可能にする新しい 2 軸コーティングシステムを使用します。これにより、コーティング工程の時間を大幅に節約できます。

建設作業では、ゴム、スチール、カーボン製のコーティングされた機械ブレードを自動的に交換できます。フロリアン・ベッヒマン博士によると、これには多くの利点があります。「CNC 技術で使用されるような自動ツール交換システムにより、機械のセットアッププロセスで高度な柔軟性と時間の節約が可能になります。これにより、オペレーターの手動介入が減ります。ここでは「堅牢な生産」についてお話ししています。」

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