BMWグループは、ワイヤアーク積層造形(WAAM)を使用して、より軽量で強度の高い自動車部品を大量生産しています。

BMWグループは、ワイヤアーク積層造形(WAAM)を使用して、より軽量で強度の高い自動車部品を大量生産しています。
2024年3月23日、Antarctic Bearは、BMWグループがMX3Dのワイヤアーク積層造形(WAAM)技術を使用して金属製の車両部品とツールを製造していることを知りました。この 3D プリント技術は、従来の技術で製造された同様のダイキャスト部品よりも軽量で強度の高い部品を生産することができます。

△現在従来の技術で製造されている同様のダイキャスト部品と比較して、3Dプリントはより軽量で強度の高い部品を製造できる。
アディティブ・マニュファクチャリング・パークで大型部品を印刷

WAAM の大きな個別溶接幅と高さにより、コンポーネントを非常に迅速に製造できます。 BMW グループがすでにプロトタイプや少量生産に使用しているレーザービーム溶融法と比較すると、WAAM は特に大型部品の製造に適しています。標準的な壁の厚さは、ボディ、ドライブ、シャーシ領域のコンポーネントに最適です。さらに、このプロセスを使用してツールや機器を製造することもでき、航空宇宙産業でも広く使用されています。

BMW はオーバーシュライスハイムの Additive Manufacturing Campus でこのプロセスの実験を行っており、この分野での生産、研究、トレーニングを 1 つの屋根の下に集めています。 BMWグループの従業員は2015年からWAAMプロセスに従っています。 2021年には、WAAM技術を使用してテスト部品が製造されました。

BMW の付加製造部門責任者であるイェンス・エルテル氏は次のように語っています。「初期の段階で、WAAM プロセスによって製造時の排出量を削減できることは明らかでした。部品は軽量化され、材料の利用効率は向上し、再生可能エネルギーを使用するオプションもあります。つまり、部品をより効率的に製造できるということです。次の段階では、すぐに車両に搭載した部品のテストが開始されます。」

WAAM プロセスでは溶接継ぎ目が広くなるため、部品の表面は滑らかではなくわずかに波打っており、重要な領域で仕上げを行う必要があります。しかし、BMW グループのエンジニアは、表面の後処理を施さなくても、WAAM コンポーネントが周期的な負荷を含む高負荷に耐えられることを実証することができました。直接生産における堅牢性を確保するには、最適化されたプロセス パラメータが不可欠であるため、溶接プロセスとロボット パス計画の組み合わせを最適に調整する必要があります。

3Dプリントは設計を最適化する上で独自の利点がある
ジェネレーティブデザイン

BMWは、特定の要件に基づいて最適化されたコンポーネントを設計するためにアルゴリズムを使用するジェネレーティブデザインの使用を今後も加速していくと述べた。このアルゴリズムは学際的なチームとの緊密な協力のもとで開発され、自然界の進化のプロセスに部分的にヒントを得ています。生体模倣構造の場合と同様に、最初のステップではコンポーネントのトポロジーに実際に必要な材料のみを使用し、微調整の 2 番目のステップでは、必要な場所のみコンポーネントを強化します。これにより、最終的にはコンポーネントの軽量化と強度向上、効率性の向上、車両ダイナミクスの改善が実現します。

BMW の自動車研究部門の責任者であるカロル・ヴィルシック氏は、次のように述べています。「WAAM テクノロジーは研究段階から、テスト部品だけでなく量産部品にも適した柔軟なツールへと進化しました。ジェネレーティブ デザイン手法を使用することで、設計の自由度を最大限に高め、テクノロジーの潜在能力を最大限に引き出すことができます。これは数年前には考えられなかったことです。」


補完的な生産プロセス

BMW グループは、さまざまなラピッドプロトタイピング製造プロセスは必ずしも互いに競合するものではなく、補完的なものとして捉えるべきだと考えています。たとえば、レーザービーム溶融は、非常に詳細で高解像度のコンポーネントを製造する場合、WAAM よりも優位性を持ち続けます。ただし、可能なコンポーネント サイズと堆積速度の点では、WAAM プロセスの方が優れています。

BMWは当初、WAAM部品をオーバーシュライスハイムで集中生産する予定だが、将来的には他の拠点で生産し、その技術をサプライヤーに利用させることも可能である。同社はまた、このプロセスを利用して組立ラインで直接個々の部品を生産することや、新しいツールを必要とせずにソフトウェアを変更するだけで異なる部品を生産できるようにすることを検討している。リサイクル金属の使用を増やすことで、持続可能性をさらに向上させることができます。



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