3D プリントと CNC: ハイブリッド製造の長所と短所、アプリケーション、サプライヤー

この投稿はCoco Bearによって2022-11-28 15:35に最後に編集されました。

はじめに: 3D プリントと機械加工は「競合相手」と見なされることが多いですが、「パートナー」になることもできます。 3D プリントされた部品は、より高い許容誤差とより優れた表面仕上げを実現するために機械加工される必要があることがよくあります。同時に、かつては金属の塊から削り出されていた部品を、3D プリント技術を使用することで、より速く、より複雑な形状で製造できるようになります。部品製造の自動化とスピードアップを図るため、3D プリントと CNC 機械を 1 つのパッケージに統合したハイブリッド製造マシンが増えています。それで、どのように発展しているのでしょうか? ハイブリッド製造の見通しはどうでしょうか?

ハイブリッド製造装置メーカーは、ハイブリッド技術が両方の技術の欠点を克服し、メーカーがより正確で高品質の部品をより速く、より低コストで生産できるようになると述べている。機械加工のみよりも廃棄物が少なく、3D プリントのみよりも効率的で精度が高く、部品を手動で移動したり、2 台の異なる機械をプログラミングする必要がありません。

△ 直接エネルギー堆積とCNCフライス加工の組み合わせ（出典：DMG MORI）

ハイブリッド製造機械とは何か、そしてこれらの機械の利点は何かを理解することで、ハイブリッド製造のさらなる探求と研究に役立ちます。興味があれば、Antarctic Bear と一緒に読み進めましょう。

ハイブリッド CNC-3D プリンターとは何ですか?

△産業機械メーカーのRomiは、Hybrid Manufacturing Technologiesと提携し、2021年にさまざまなハイブリッドマシンを提供する予定（出典：Romi）

ハイブリッド製造は、単一のマシンで付加製造技術と減算製造技術を組み合わせた比較的新しいアプローチです。これらのマシンは 3D プリントを使用して、金属またはプラスチック部品のほぼ正確な形状を生成します。次に、部品は機械内の別のユニットまたはツールヘッドによって必要な許容誤差までフライス加工されます。ハイブリッド製造により、製造業者 (およびその顧客) は、積層造形によって生成される複雑な形状を、フライス加工の表面品質で実現できます。これらのマシンは、部品をゼロから構築するだけでなく、既存の部品に新しい機能を追加したり、部品の修理を行ったり、機械加工後の操作の前に部品をコーティングしたりするのにも最適です。

ハイブリッド製造機械はメーカーによって異なりますが、一般的にはシーケンシャルハイブリッド製造と交互ハイブリッド製造の2つのカテゴリに分類されます。

●シーケンシャルハイブリッド製造マシンは、まず AM プロセス全体を完了し、減算プロセスに入る前に 3D プリントされたニアネットシェイプ部品を製造します。

●交互ハイブリッド製造マシンは、製造プロセス全体を通じて AM ユニットとミリングユニットを切り替えます。一部のハイブリッドマシンでは、コンポーネントを機械加工しながら、残りの部分を AM で印刷することもできます。

△最初に3Dプリントし、次にCNC加工して滑らかな表面仕上げを実現（出典：Meltio）

技術的には、ほぼすべての 3D 印刷技術を CNC マシンと組み合わせることができますが、技術はまだ開発中であり、現在のところ選択肢はいくつかの組み合わせに限られています。これらには以下が含まれます:

● DED/CNC : 指向性エネルギー堆積法 (DED) は、材料 (ワイヤまたは粉末) を狭いノズルから供給し、電気アーク、レーザー、または電子ビームによって溶かして成形する金属積層製造技術です。 DED の利点は、あらゆる角度から材料を供給できるため、5 軸堆積を実現できることです。

● LPBF/CNC:レーザー粉末床溶融結合法 (LPBF) では、機械が金属粉末の薄い層を堆積し、レーザーを使用してその層の形状を溶かし、部品が完成するまでこのプロセスを繰り返します。 LPBF では、周囲の未溶融粉末が必要なサポートを提供するため、理論的にはサポート構造のない部品を製造できます。

● FDM/CNC:前の 2 つの方法とは異なり、熱溶解積層法 (FDM) プリンターは、金属または熱可塑性フィラメントまたはペレットを層ごとに溶かして押し出し、目的の形状を作成します。この技術は経済的でありながら、優れた強度（特に強化ポリマーフィラメントの場合）を提供しますが、印刷中に部品にサポート構造が必要になる場合があります。

△ CAD および CAM プログラミング用の Siemens NX が積層造形向けの新しいソリューションを提供 (出典: DMG Mori)

ハイブリッド製造は、既存の部品の修理に加えて、プロトタイプや機能的な最終使用部品を製造できる実行可能なソリューションです。ハイブリッド製造は、積層造形と機械加工の両方の機能を必要とする中小企業にとって特に魅力的です。これらの機械を使用すると、2 台の機械に投資することなく、2 種類の（または混合の）部品を生産できます。また、自動車や航空宇宙産業における部品の複雑さや生産速度など、特定の業界の厳しい要件にも対応できます。

ハイブリッド製造機械のメリットとデメリット

△鋳型を製作する必要があるため、複雑なインペラの製造には最大25週間かかります。 DMG MoriのLasertec 65 DEDによるハイブリッド製造により、所要時間が1週間未満に短縮されます（出典：DMG Mori）

ハイブリッド製造には、純粋な AM またはサブトラクティブ方式に比べて多くの利点があります。
●最も重要な利点の 1 つは、生産性を向上できることです。 AM プロセスと機械加工プロセスの両方が 1 台のマシンで実行されるため、部品を交換したり、機器を再調整したりする必要はありません。機械加工セルは、手動の AM 後処理を部分的または完全に置き換えることもできるため、生産速度も向上します。

ハイブリッド製造では、ほとんどのスタンドアロン 3D プリンターよりも高い精度と厳しい許容誤差を実現できます。付加製造では、部品の統合、内部チャネル、格子充填など、機械加工よりも複雑な形状と部品構造を作成できます。部品全体を 1 台の機械で製造すると、機械加工の欠陥やエラーが発生する可能性も減ります。

●ハイブリッドマシンは、1つの部品に複数の材料を使用できるため、機械的特性が大幅に向上し、コストが削減されます。弱い部品をより強い金属で被覆したり、高性能材料を追加して部品の動きや熱伝達を改善したり、高価な材料を必要な場所にのみ使用して材料コストを節約したりすることができます。

●ハイブリッド製造により初期投資と運用コストを削減できます。 CNC マシンと産業用 3D プリンターの両方を購入するよりも、ハイブリッドマシンだけを購入する方が安価です。単一のハイブリッドマシンは、AM セルと CNC セルを別々にする場合よりも、エネルギー消費量が少なく、必要な床面積も少なくなります。

△積層造形とフライス加工を柔軟に切り替え、内部冷却チャネルなどの機能を備えた部品を製造（出典：DMG森精機）

最近の調査によると、ハイブリッド製造では減算技術に伴う無駄がなくなり、材料消費が最大 97% 削減されることがわかりました。 DED/CNC マシンを使用すると、選択した場所にのみ材料を追加することもできます。これにより、ユーザーは海洋産業や石油・ガス産業で使用される部品などに金属を追加することで、損傷した部品を修復し、生産をスピードアップすることができます。同時に、CNC ユニットは材料堆積の実行の間に繊細な内部構造を加工できます。

ハイブリッド製造は大きな利点があるにもかかわらず、すべての製造ニーズを満たすことはできず、いくつかの欠点もあります。

●これらの機械は初期投資を抑えることができますが、安価ではなく、中小企業の予算を超えている可能性があります。

●ハイブリッドマシンの操作は複雑になる可能性があり、特定の部品を製造する最適な方法を決定するには、オペレーターが 3D プリントと CNC 加工について詳細に理解している必要があります。

ハイブリッド製造機械の応用

△航空宇宙産業向けアクチュエータ部品は、ハイブリッド製造機械が既存の金属管に複雑な機能を追加する方法を示しています（出典：AMRC）

ハイブリッド製造は多くの業界に適用可能であり、金属や熱可塑性プラスチックから精密に製造された部品に依存するあらゆるアプリケーションは、ハイブリッド製造技術の恩恵を受けるでしょう。特に適している業界は次のとおりです。

●航空宇宙：航空宇宙産業では、耐熱性、強度、軽量性を備え、許容誤差が厳しい部品が求められます。ハイブリッド製造では、強化熱可塑性プラスチックとアルミニウムなどの金属からこれらの部品を作ることができます。

●自動車：自動車のエンジンやシャーシには多数の複雑な部品が含まれています。ハイブリッド製造により、自動車メーカーはこれらの部品を単一の機械で生産できるようになり、材料費と労働コストを削減できます。

●一般エンジニアリング: 高い稼働率はあらゆる製造業にとって重要です。ハイブリッド製造ソリューションを使用すると、損傷した機械部品を修理して、コストと在庫を削減できます。

●医療: ハイブリッド製造により、医療専門家は完璧にフィットするカスタムインプラント、補綴物、手術器具を作成できます。 AM コンポーネントにより部品のカスタマイズが可能になり、CNC 加工により理想的な部品品質が保証されます。

具体的な例は以下のとおりです。
航空宇宙分野:
シェフィールド大学の先進製造研究センター (AMRC) のエンジニアは、製造技術を進歩させる新しい方法を研究し、開発することを目指しています。その目標の一環として、彼らは航空宇宙産業向けの重要なアクチュエータ部品を製造するための新しい方法を考案しました (上の写真)。これらのアクチュエータは、伝統的に固体金属棒を機械加工して形を作ることによって作られています。 AMRC は、DED/CNC マシンを使用して、在庫部品をチューブに変換できます。研究者たちは、連続的な積層造形と機械加工のプロセスを最適化することで、原料チューブに 3D プリントされた金属を追加することができ、このアプローチにより、機械加工操作の安定性が向上し、材料の消費量が大幅に削減されました。「ハイブリッド製造を使用すると、フィーチャー加工戦略を簡素化し、コストを 23% 削減できます」と、新興加工技術の技術研究者である Nikolaos Tapoglou 氏は説明します。

エンジニアリング
スルザーは、石油・ガス・エネルギー産業向けのポンプを含む重要な運用コンポーネントを製造するスイスのメーカーです。インペラはポンプの重要な部品ですが、腐食性の流体が流れるため、激しく摩耗し、定期的に交換する必要があります。スルザー社は従来型の機械加工でインペラを製造していましたが、形状が複雑なため納期が非常に長くかかっていました。 Sulzer 社は、Siemens NX ハイブリッド CAD/CAM ソフトウェアを使用して操作する DMG Mori Lasertec 65 DED/CNC マシンを導入することで、AM と機械加工の手法を交互に使用して、インペラの複雑なチャネル構造を構築できるようになりました。同社はリードタイムを 25 分の 1 に短縮し、これまではアクセスできなかった領域を加工できるようになり、表面品質の高い部品を生産して効率を向上させました。さらに、ハイブリッドマシンにより、同社は以前よりも大きな部品を製造できるようになりました。

△その後、一貫した冷却チャネルを備えた金型がH13工具鋼から機械加工されます。これには約86時間かかりますが、オペレーターの作業時間は1時間未満です（出典：Mantle）

●医療<br /> 世界的な医療機器メーカーは、工具鋼の金型を使用して高温プラスチックの試作品部品を製造しました。新しい金型のリードタイムが長いため、会社は新製品をタイムリーに市場に投入することが困難でした。同社はプラスチック製の金型インサートを 3D プリントしようとしましたが、絶縁特性と表面仕上げの制限により材料の制限が生じ、プロトタイプと最終部品の間に不正確さが生じました。この問題を解決するために、同社は Mantle P-200 HM マシンを選択しました。同社は P-200 を使用して、P2X 工具鋼材料から金型インサートを 3D プリントし、最終形状に機械加工します。このアプローチにより、極めて厳しい (0.001 インチ) 公差と、成形前の表面仕上げを必要としない滑らかなマット表面を備えた金型インサートが実現しました。金型は、最高 600°C の成形温度で完璧に機能します。ハイブリッドプロセスにより、新しい金型のリードタイムが 7 週間から 8 日に 80% 以上短縮されました。さらに、医療会社の製造コストは 50% 以上削減されました。

ハイブリッド CNC/3D プリンター

△DMG森精機の巨大ハイブリッドDED/フライス盤Lasertec 8000（出典：DMG森精機）

HM（ハイブリッド製造）技術はまだ比較的初期段階ですが、市場にはすでに多くのハイブリッド製造機械メーカーが存在します。幅広い機械ラインナップにより、部品の品質を損なうことなく、材料、生産性、予算のニーズを満たすソリューションを簡単に選択できます。

1. ズモーフFAB

△Zmorphの3DプリンターはFabと呼ばれています（出典：Zmorph）

Zmorph FAB は、現在リストされているハイブリッド製造マシンの中で最小のハイブリッドプリンターです。同社によれば、シングルまたはデュアルエクストルーダー 3D プリンター、CNC ミリングツールヘッド、および厚いペーストエクストルーダーを含むマルチツール 3D プリンターは、実験アプリケーション、材料、研究、カスタム装飾など、幅広い可能性を秘めているという。 Zmorph の 3D プリントおよび CNC ミリング用オールインワンソフトウェアである Voxelizer は、CNC プログラム用の CAM 標準ワークフローと STEP 操作、1 つの G コードでツールを変更する機能、およびパスの視覚化を備えています。

Zmorph によれば、自動ツールヘッド検出のおかげで、Fab のワークフローの変更は迅速かつ効率的になります。 Fab で 3D プリントされた部品は機械加工できますが、ここでは、他のほとんどの産業用機械のように単一のプロセスで減算製造と付加製造を実行するのではなく、単一の機械で二重の目的に使用することに重点を置いています。

2. Diabase Hシリーズプリンター

△Diabase社のFDM/CNCフライス盤（出典：Diabase）

コロラド州に拠点を置く Diabase Engineering の H シリーズは現在、H5-400 という 1 台のマシンのみで構成されています。しかし、この FDM/CNC ミルは高い目標を掲げています。 Diabase の設計目標は、マシンをできるだけ使いやすくし、コンピューターを 1 人で操作できるようにすることです。 H5-400 には、14 個のフライスカッターと 3 つのプリントヘッドを備えた 5 ステーションの自動ツールチェンジャーが装備されています。全方向タッチプローブは、ベッド補正、エッジ検出、機械のキャリブレーションを自動化します。この機械は、最大ホットエンド温度 310°C に適したあらゆる熱可塑性プラスチックを印刷できます。

プリントノズルにはセルフクリーニング機能とプライミング機能があり、H5-400 では 1 回のプリントで複数の材料を組み合わせることができます。このマシンは標準の G コードを実行するため、オペレーターは使い慣れたスライサーや CAM パッケージを使用でき、使いやすさがさらに向上します。

3. ナマ・エヴァ

△エヴァ 3in1ミキシングマシン（出典：Namma）

フランスの製造スタートアップ企業 Namma は、Eva 3-in-1 ハイブリッド製造マシンを提供しています。この大型マシンは、FDM 3D プリンターエクストルーダー、CNC ミリングヘッド、レーザーカッターおよび彫刻機を組み合わせたものです。ツールヘッドを交換するだけです。幅広い生産オプションにより、Eva は非常に汎用性の高い製造ソリューションとなります。しかし、エヴァの多才さはそれだけではありません。 FDM 印刷の場合、Eva には、デュアルエクストルーダーを備えたツールヘッドと高速印刷用のツールヘッドの 2 つがあり、すばやく交換できます。このマシンは、ABS カーボンファイバー、PLA、ナイロン、PC、TPU など、幅広い熱可塑性プラスチックをサポートしています。 3 軸 CNC アセンブリには、木材、プラスチック、アルミニウムなど、柔軟で耐久性のある材料に対応する独立したツールヘッドも備わっています。同様に、レーザー彫刻機/カッターには、低出力と高出力のツールヘッドオプションがあります。

ツールは 1 分以内に相互に交換できます。 N-Play ソフトウェアを使用すると、1 人で 3 つの製造プロセスすべてを操作できます。造形容積が 1,000 x 500 x 500 mm の Namma EVA は、ハイブリッドプラスチック製造用の強力で柔軟なマシンです。

4. 3D Systems アトラス HS

△Atlas HS ハイブリッド 3D プリンター CNC マシン (出典: 3D Systems)

Titan Roboticsは、2022年に業界大手の3D Systemsに買収されるまで、数年間にわたりAtlas HSハイブリッド積層造形機を製造していた。 Atlas はペレット押し出しにより迅速に印刷し、印刷中または印刷後に部品をプリントベッド上に置いたまま、ミリングにより部品を迅速に滑らかにします。 Atlas HS は、航空宇宙、自動車、鋳造、消費財などの業界の顧客のニーズを満たすように設計および製造されています。同社によれば、Atlas HSのハイブリッド積層造形システムにより、ユーザーは最終用途の部品、パターン、金型、ツール、治具、固定具を1台のマシンで迅速かつコスト効率よく製造できるという。

ユーザーは、ペレット原料を使用することで材料コストを最大 10 倍削減し、プリントベッド上で部品を自動的にミリングすることで人件費を削減できます。 Atlas-HS の高温材料には、CF-PEI、GF-PEKK、GF-PC があり、Titan 独自のペレット押出システムと工業用加熱ハウジングを備えています。 Atlas-HS は同じガントリーに 3 軸フライス加工システムを統合しているため、3D プリントされた部品を印刷プロセス中および印刷プロセス後に機械加工できます。 Atlas HSは、デュアルペレット押出機とスピンドルツールヘッドを備え、印刷とミリングのデュアル機能を実現します。

5. スギノエクステンド

△スギノエクステンデッド3D CNC（出典：スギノ）

イタリアの杉野に拠点を置くXtendedは、DEDの一種である粉末ベースのレーザー金属堆積法（LMD）を使用して金属部品を3Dプリントしています。このプラットフォームは、Ambit (下図参照) レーザー加工ヘッドと 13 種類のツールオプションを備えた 5 軸 CNC ヘッドを組み合わせたデュアルヘッドセットアップを備えています。 LMD は 1,064 nm ファイバーレーザーを使用し、インコネル、コバルト合金、ステンレス鋼、工具鋼と互換性があります。標準加工ヘッドの出力は200～700W、堆積幅は0.8～1.2mmですが、オプションの二次加工では出力が500～1,000Wに増加し、堆積幅も1.5～2.2mmに増加します。 CNC ツールオプションは 13 個から 21 個に拡張でき、特にラピッドプロトタイピングや既存の損傷部品の修復に適しています。

6. 松浦ルメックス Avance-60

△松浦 Lumex Avance-60 ハイブリッド 3D プリンターと CNC フライス盤

日本のメーカーである松浦は、2002 年に積層造形と切削造形の両方を商業化した最初の企業の 1 つです。 Lumex Avance-60 は、1,000W イッテルビウムファイバーレーザーを使用して、ステンレス鋼、コバルト、チタン、アルミニウム、ニッケル合金などの松浦の金属粉末を処理できる SLM 3D プリンターを備えています。このマシンの造形容積は 600 x 600 x 500 mm で、V8 エンジンブロック全体などの大型部品を迅速かつ効率的に印刷できます。また、材料回収のための自動粉末回収システムも備えています。 Lumex Avance-60 は、CNC 加工用の高速フライス加工スピンドルを備え、20 種類のツールオプションを提供します。この機械は、松浦独自の CAM ソフトウェアを使用して、レーザースキャンとミリングのパスを定義します。

Lumex Avance-60 に加えて、松浦はパワーは劣るもののよりコンパクトな Lumex Avance-25 モデルも製造しています。このローエンドモデルには同じツールオプションがありますが、スピンドルモーターとレーザーのパワーは低くなります。どちらのモデルも、試作や射出成形から、要求の厳しい自動車、航空宇宙、医療、エネルギー用途まで、幅広い業界を対象としています。
7.ソディック
日本の株式会社ソディックは2014年7月、金属材料を加工する3Dプリンター「OPM250L」を開発し、2014年10月に発売すると発表した。このプリンターは、レーザー溶融凝固金属粉末の堆積成形と切削による仕上げ加工を組み合わせた金属光造形複合加工方式を採用しています。

8. DMG森精機レーザーテックハイブリッド

△DMG Mori LasertecシリーズハイブリッドDED 3DプリントCNCフライス盤（出典：DMG Mori）

DMG Moriは、ハイブリッドDED 3DプリントCNCフライス盤のLasertecシリーズを製造しています。 Lasertec シリーズには、Lasertec 65、125、3000、6600 が含まれます。各マシンには金属材料堆積用の 5 軸同軸ノズルがあり、デフォルトのレーザー出力が 2,000W に低下する 6600 を除き、それぞれに 3,000W ファイバーレーザーが装備されています。ステンレス鋼や工具鋼からニッケルや銅合金、コバルトクロム、青銅まで、幅広い金属材料をサポートしています。同社は2022年にハイブリッド機に新開発の青色レーザーを追加した。吸収特性が優れており、例えば純銅を処理できます。

DMG Mori は、最大約 4 メートルの長さの部品を製造できる能力 (6600 の場合) を備え、要求の厳しい業界向けの部品の製造と修理向けに Lasertec シリーズを位置付けています。統合デジタルソリューションを備えたこれらのマシンは、航空宇宙、石油・ガス、エネルギー、エンジニアリングの各分野をターゲットにしています。

9. エコハイブリッド

△Hans Weber Eco-Hybrid は 4 つのサイズがあり、溶融粒状製造または FDM 印刷と粒状材料および処理を組み合わせています。

連続積層印刷プロセスにより、大量かつ柔軟性の高いコンポーネントの製造が可能になります。印刷後または印刷中に 5 軸加工を実行して、精度と表面を最適化します。同社によれば、このシステムは、ラピッドプロトタイプとして使用するための粗い部品の製造や、小規模および大規模シリーズの最終生産に最適だという。大型のプリンターはサイズ範囲が広いため、建設業界での型枠製造や、金型製造業界での鋳造金型の製造に使用できます。 CNC 加工により精度と仕上がりが向上します。

10.シードビーズ

△CEADのBEADは、大規模な3Dプリントと精密フライス加工のためのオールインワンソリューションです（出典：CEAD）

ドイツのCEADは2021年にイタリアのBelottiと提携し、それぞれの積層造形と切削造形における専門知識を活用して、大規模な積層造形マシンであるBEADを開発しました。 BEAD は CEAD 工業グレードの FDM 押出機を使用し、ポリマーペレットを使用します。ノズルの最大温度は 400°C で、このシステムは PP、ABS、PETG から CF ナイロンや PEEK などの繊維強化高性能材料まで、ほとんどの粒状熱可塑性プラスチックを印刷できます。 BEAD は、Belotti の 5 軸 CNC 加工センターと 8 ～ 60 の工具交換位置を活用し、非常に多様な用途に対応します。このマシンはさまざまなガントリー構成で利用でき、最大 50 x 11 x 5 メートルの大きさです。 BEAD は、豊富な材料ライブラリと巨大なフォーマットのおかげで、航空宇宙、自動車、海洋産業で金型、プラグ、オートクレーブツールの製造に使用されています。

11. マザックインテグレックス i-400 AM

△マザック Integrex i-400 AM ハイブリッド3DプリンターとCNCフライス盤（出典：マザック）

日本のマザック社製のIntegrex i-400 AMは、同社が部品の効率的な統合加工のソリューションと説明する5軸DED/CNCマシンです。 Integrex i-400 AM はファイバーレーザーを使用して金属粉末を溶かします。マザック社によれば、この機械は複数の金属材料を一つの部品に接合することができ、タービンブレードのような要求の厳しい部品の修理を可能にするという。自動工具交換装置は、使用される材料とシステム特性に応じて、CNC マシンに高速または高精度の工具ヘッドを装着します。マザックは、旋削スピンドルとフライス加工スピンドルを追加して固定具、工具、取り扱いの必要性を最小限に抑えた Integrex i-400S AM バージョンのマシンも提供しています。

12. オプトメックレンズ工作機械システム

△ Optomec Lens 860 ハイブリッド製造システム（出典：Optomec）

1997 年に設立され、ニューメキシコ州に拠点を置く Optomec は、付加製造分野のベテラン企業です。同社は、DED 金属プリンターと CNC フライス加工を組み合わせた Lens 860 工作機械システム (MTS) を製造しています。 MTS マシンには、オープンバージョンまたは制御された雰囲気バージョンがあります。どちらのマシンも、3kW レーザー、4 つの粉末フィーダー、16 ツール ATC を備え、同じ生産性を提供します。標準では 3 軸モーションシステムが付属していますが、オプションで 4 軸または 5 軸システムにアップグレードできます。両方のレンズマシンは、独自の Optomec ソフトウェアを搭載した Siemens コントローラーを使用します。

13. マントル P-200

△金型・工具製造用ハイブリッド製造システム「マントルP-200」（出典：マントル）

カリフォルニアのスタートアップ企業 Mantle は、金型やツールの作成に重点を置いた独自のハイブリッド製造機械を製造しています。 Mantle の P-200 は、TrueShape プロセスと呼ばれる独自の金属押し出し 3D 印刷技術を使用しています。 P-200 は、このプロセスと高精度 CNC ツールを 1 台のマシンに統合します。 TrueShape 方式は FDM に似ていますが、P2X や H13 工具鋼などの Mantle の金属ペースト材料を使用します。スラリーは層状に押し出され、乾燥され、その後 CNC 加工されて精度と表面仕上げが向上します。最後に、部品は高温炉で焼結され、マントルの F-200 などの高密度の鋼部品になります。

Mantle 氏は、この独自のプロセスにより、コンポーネントの詳細精度が極めて高く、層線のない高品質の表面が実現されると指摘しています。 P-200 は、医療および消費財製造用の精密金型を製造します。 Mantle のソフトウェアは、各部品に最適な付加的および減算的なツールパス戦略を自動的に決定します。

14. メルティオハイブリッドエンジン

△Meltio Engine 金属 3D プリントユニットは、ほぼすべての CNC マシンに統合できます (出典: Meltio)

スペインの金属 3D プリンターメーカーである Meltio は、Meltio Engine と呼ばれる CNC 統合ユニットを提供しています。このユニットを使用すると、ほぼすべての産業用 CNC マシンまたはロボットプラットフォームを、固有のサイズ制限のないハイブリッド金属製造システムに変えることができます。同社によれば、ユーザーの既存の CNC マシンを改造することで、コスト効率の高いコンポーネントの作成、修理、部品の増強、機能追加の新しい機能をユーザーに提供できるという。Meltio システムは、レーザー生成の溶融プールに溶接ビードを導入すると、粉末またはワイヤの形で正確に積み重ねられる指向性エネルギー堆積 (DED) プロセスである。 Meltio のテクノロジーは、金属ワイヤと粉末の両方を同時に処理できる複数のレーザーを備えたコンパクトな堆積ヘッドにパッケージ化されています。

15. ハイブリッド製造技術 (HMT)

△Ambit DEDツールヘッドはほとんどのCNCマシンに後付け可能（出典：Hybrid Advanced Manufacturing）

既存の工作機械を AM で改造できるもう 1 つの企業は、米国に拠点を置く Hybrid Manufacturing Technologies (HMT) です。同社によれば、ハイブリッド製造機械はコストを大幅に削減し、CNCオペレーターに操作の容易なアクセスを提供するという。 HAM は、Ambit の特許取得済みの交換可能なツールレーザークラッディングヘッドまたはドッキングシステムを備えた押し出しヘッドを提供しています。これにより、ほぼすべての CNC マシンをレーザー金属堆積または FDM でアップグレードでき、高価値の金属部品の修理や既存の部品への機能追加が可能になります。 HMT は、既存の垂直プラットフォームをアップグレードして、1 つのシステムで積層加工と切削加工の機能を有効にしたり、ユーザーの目標に合わせてカスタマイズされたヘッドでカスタムソリューションを作成したりすることもできます。
国内ハイブリッド製造機械メーカー

●クールイーグル5軸加減算機（BGAM）

上海クールイーグルテクノロジー株式会社は、工業用大型非金属積層造形（3Dプリント）を専門とするハイテク企業です。顧客に大型非金属積層造形（および積層造形とサブトラクティブ造形を統合した造形）設備とフルセットのソリューションを提供しています。業務内容は、大型非金属3Dプリント設備（積層造形とサブトラクティブ造形を統合した造形設備）の研究開発と製造、大型非金属3Dプリントカスタマイズ製品サービス、非金属3Dプリント原材料の研究開発と製造、 3Dプリント産業用ソフトウェアのカスタマイズと開発などです。

5軸積層造形機（BGAM）は、Cool Eagleが積層造形と積層造形を統合した製造のために特別に製造した産業グレードの大型ガントリー3Dプリンターです。積層造形と5軸積層加工を統合しています。成形サイズは最大10m×4m×2.5m、プリントヘッドの押し出し速度は50kg/hに達し、ダブルガントリー構造を備えており、同じ装置で3Dプリントと5軸加工を行うことができます。大型・特大の金型、部品、産業用工具などの製造に適しています。このプリンターは、モデルの最適化から3Dプリント、CNC後処理までワンストップのサービスを提供できます。さまざまな大型複合材金型、オートクレーブ金型、炭素繊維金型などの製造に適しています。金型は220°Cの高温と0.6Mpaの圧力に耐えることができ、変形しません。小ロットの大型金型製造や特殊産業の金型の反復アップグレードと研究開発において、従来の金型に比べて比類のない利点があります。

●山東雷石-LAMシリーズ

△ 南極熊が山東雷石の創始者侯帥博士（右）にインタビュー

山東雷石の主な技術ルートは、指向性エネルギー堆積（DED）です。今年のTCT展示会で、山東雷石は、指向性エネルギー堆積に基づく2つの製品シリーズ、大気環境チャンバー粉末供給5軸3D印刷装置と5軸リンク増減統合装置を展示しました。

5軸リンクにより、平面スライスから空間曲面スライスへ、3軸から5軸の動きへの積層造形のブレークスルーを実現します。 5軸印刷は、印刷補助サポートを必要とせずに任意の角度に傾けることができるだけでなく、時間と材料を大幅に節約します。また、曲面への方向性とスイングの堆積、曲面への不均一な厚さのシートとボディの堆積などを実現できます。5軸制御のレイヤードモデリングにより、金属部品の成形サイズと形状と位置の精度が保証され、複雑な表面、機能的な傾斜材料などの印刷と修復を実現できます。

△LATEC LAM-150v キャビン写真

LATEC LAM-150V は、ブリスク、ケーシング、ブレードなどの複雑な部品の修復に大きな利点があります。損傷した部品の寸法を復元し、その性能を新品のレベルを超えて向上させることができるため、生産効率が大幅に向上し、生産コストが削減されます。全体設計は人間工学に基づいており、操作が簡単です。多材料および異種材料部品の付加製造を実現でき、成形速度が速く、精度が高く、サイズが小さいという利点があります。「正確な位置決め+制御可能な付加」の特徴により、小型構造部品の修理/再生や新素材開発において優れた応用見通しを示しています。

●武漢天宇

武漢天宇の「インテリジェントマイクロ鋳造、鍛造、フライス加工複合付加製造」技術と設備は、同社の主任科学者である華中科技大学の張海欧教授とそのチームが独自に開発したもので、鋳造、分割、フライス加工を1つの装置に統合し、強度と耐摩耗性に優れた金属製品を生産し、そのまま使用できる。3Dプリント業界の最大の障害を打ち破り、大型機械の人間実験室製造に新たな章を開くと期待されている。

2021年には、「新世代のショートプロセスの複合製造工作機械」が発売されました。 Wuhan Tianyuのコアテクノロジーである「Metal 3D 'Micro Casting and Forging' Technology」の産業用途向けの大規模な完全剛性不活性雰囲気の迅速な製造装置。

●より大きなサイズを形成する完全に囲まれた大気環境
TY4000Lの有効な形成サイズは、以前のバージョンと比較して3M×2m×2mです。

●より高いレベルの機能統合と知性
TY4000Lは、マイクロキャスト、鍛造およびフライス材、オンライン監視システム、フィードバック修復システム、および中央バージョンの大気保護システムを完全にモジュール化します。

●より広い製品カバレッジ
TY4000Lには、複雑な形成ヘッドが初めて装備されています。これにより、電気アーク/プラズマアークのデュアル熱源の自由な切り替えと、閉じた環境でのデュアルワイヤー給餌が実現できます。

● Zhongke Yuchen

2013年の設立以来、Nanjing Zhongke Yuchen Laser Technology Co.、Ltd。は、レーザー添加剤の製造装置（3D印刷、表面技術）の研究と製造に取り組んでおり、Zhongke Yuchenは、5軸の補助装置の補助装置など、5つの軸の補助装置などの一連の機器を開発しました。

△5軸リンケージ添加剤および減算的な複合製造工作機械RC-800LH

システム全体は、減算システムと添加剤システムの2つの部分で構成されています。減算システムの本体は、5軸制御システムを備えた垂直5軸機械センター（3線形軸 + ACクレードルワークテーブル）です。同時に、工作機械には、添加剤で減算的なオフラインプログラミングソフトウェア、オプションのインテリジェントなオンライン監視および操作およびメンテナンスシステム、レーザーツール設定機器、冷却システム、その他の補助機器も装備されています。工作機械は、ニッケルベースの合金、コバルトベースの合金、鉄ベースの合金などの金属材料の添加物と減算の複合処理を実現できます。

flexible柔軟なロボット添加剤および減算的複合製造システムLHM-2000-R

LHM-2000-Rは、Zhongke Yuchenによって独立して開発された一連の柔軟なロボット添加剤添加剤および減算的な複合製造システムの頑丈な加工装置です。このシステムは、アクションアクチュエーターとしてロボットとφ2000mmのデュアル軸ポジショナーを使用し、同時にアークワイヤー給餌システムとレーザーパウダーフィーシング印刷システムを統合できます。 UM合金、ニッケルベースの合金、チタン合金、鉄ベースの合金は、高柔軟性、大きな加工領域、高効率、統合された製造と修復の機能的特性を持っています。

● Chuangxiang Sandi- G40大型金型添加剤および減算材料統合処理センター

Chuangxiang Sandi G40は、添加剤および減算材料およびポリマー粒状材料の統合された製造プロセスを統合して、処理および製造分野用のネジ押し3D印刷とCNC 5軸加工の統合処理センターを作成します。洗練されたデザイン、モデルの最適化、3D印刷、CNCポストプロセスまで、さまざまな室温の成形金型の製造に適したデザインから完成品までの完全な処理を提供します。

G40は、3D印刷と5軸の減算材料を統合する工業用グレードのガントリー3Dプリンターであり、インテリジェントな製造用にChuangxiang Sandiによって特別に発売されます。大量生産の部品や産業用ツールだけでなく、大規模な金型の製造に適しています。

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