カラコルは大型部品用のインテリジェント3Dプリントシステムを開発、オンライン監視および自動化システムにより生産性を大幅に向上

大型積層造形（LFAM）は現在、航空宇宙、海洋、建築、デザインなどさまざまな分野からの需要が増加しており、急速に成長しているニッチ市場となっています。 Caracol は、大規模な複合粒子付加製造システムを最初に提供した、最もよく知られた技術プロバイダーの 1 つです。

品質は、積層造形技術が直面する最大の課題の 1 つです。最終製品に必要な機能性と高精度を一貫して保証することは、特に高度で規制の厳しいアプリケーションでは、これらの技術の導入にとって非常に重要です。プロセス変数、機械の状態、温度や湿度などの動作環境条件を継続的に監視することで、生産サイクルの安定性、再現性、効率性が確保されます。
Caracol は、プロセスに最高レベルの信頼性と再現性を提供するために、LFAM テクノロジーを Heron AM システムに導入する取り組みを行ってきました。監視システムは通常、機械に設置されたさまざまなセンサーを通じて、潜在的な脅威や予期しない動作、パフォーマンスの問題、または非準拠の問題を完全に自動的に検出します。アルゴリズムを使用し、機械学習を活用することで、データが抽出され、保存され、リアルタイムで洞察に富んだ視覚化を通じて表示されます。自動検出および信号送信機能は、プロセスパラメータのオンライン調整の基盤となります。印刷プロセス中に自動修正が行われ、欠陥自体を軽減または修正して、生産の無駄や不良品の発生を防ぎます。さらに、産業用 3D プリンターに統合された監視システムのプラスの影響により、プロセスで使用されるリソースを大幅に最適化できます。「品質不良」に関連するコストを削減すると、スクラップが減り、使用される原材料が減り、必要な機械と労働時間が減り、不良品の検査と後処理に必要な時間が短縮されます。

この文脈において、Caracol は、イタリア経済開発省が資金提供しているプロジェクトである RAMICOS (ロボットによる大規模積層造形システム向けインテリジェント制御システム) に関与しています。同社は、MADEコンピテンスセンターおよびミラノ工科大学と連携し、2023年末までに以下を含むいくつかの目標を達成することを目指しています。

ロボット LFAM システムでの印刷中に発生する一般的な問題を特定し、材料の押し出し堆積に影響する関連する欠陥を定義および特徴付けます。
プロセスの監視と制御から適切なデータを収集するために、センサーの種類と正しい位置を特定します。
提案されたセンサー統合の有効性を評価するためのテストと実験を実施する。
繊維強化ポリマーおよび新素材の材料品質問題に関連するリスクを軽減するための試験を実施する。
異常を検出して追跡し、意思決定をサポートする洞察を提供するデータ収集および分析システムを特定します。

プロジェクト実行段階では、Caracol の LFAM システムである Heron AM に約 10 個のセンサーが装備され、システムとそのコンポーネントの電力消費、作業環境の温度と湿度、押し出し温度、押し出し機が受ける衝撃と振動、押し出し機のスクリューモーターが消費するエネルギーなど、さまざまなパラメーターを追跡しました。これらすべての信号を記録し、データを収集することで、印刷されたコンポーネントのデジタルツインが生成され、材料堆積の問題の影響を受ける領域を特定できるようになります。さらに、Caracol は欠陥の自動識別とアラート生成のための機械学習アルゴリズムを開発しました。

このようなツールを使用すると、生産プロセスや企業にさまざまな形でプラスの影響を与えることができます。まず、オペレーターの作業に対する意思決定をサポートし、品質部門と保守部門が問題の根本原因を迅速に特定できるように支援し、運用管理者がエネルギー消費などの生産リソースの使用を予測できるように支援します。
このプロジェクトの完了により、Caracol のさらなる開発段階が始まります。 Caracol は、これらのスマート 3D 印刷ソリューションを実装して、印刷に関する問題が発生した場合にすぐに通知を受け、自動的に修正措置を講じることで、顧客にメリットを提供したいと考えています。 Caracol の究極の目標は、コストを最小限に抑え、プロセス効率を最大化しながら、印刷されたコンポーネントの最高品質を常に確保することです。