TRUMPF: 緑色レーザーを使用して大型銅部品を一体型3Dプリント

2022年11月、Antarctic Bearは、金属3DプリンターメーカーTRUMPFが、来たるFormnextで、完全な粒子加速器のコアコンポーネントである、3Dプリントで製造された一体型の銅製コンポーネントを展示することを知りました。このプロジェクトは、CERNが調整するEU資金によるI.FASTプロジェクトの一部です。 3D 印刷技術により、この複雑な無線周波数四重極 (RFQ) 銅コンポーネントを単一の部品として製造することが可能になります。 TRUMPFの積層造形の専門家であるマイケル・ティールマン氏は、「この統合印刷は、当社が開発した機械が十分な精度で大型部品を製造できることを証明しています。高さ約400mmの大型銅部品を印刷できます。3D印刷により、より迅速で経済的、そしてエネルギー効率の高い製造を実現できます。」と述べています。

このコンポーネントは、加速器の中で最も複雑な部品の 1 つである無線周波数四重極 (RFQ) です。 RFQ は粒子ビームにエネルギーを与え、光速に近づけます。「現在、世界中で 30,000 台以上の粒子加速器が使用されており、そのほとんどは医療と産業で使用されています。積層造形は、製造方法の改善と製造時間の短縮によって加速器の性能を向上させ、加速器のサイズとコストを削減するのに役立ちます」と、CERN の I.FAST プロジェクトコーディネーターである Maurizio Vretenar 氏は説明します。

△TRUMPFはCERNが完了させた統合銅RFQを公開

CERN のエンジニアが AM を使用するのは今回が初めてではありません。彼らは以前、薄壁アレイ部品の印刷に 3D Systems のマシンを使用していました。 RFQ は、EU の資金提供を受け、CERN が調整する I.FAST (加速器科学技術におけるイノベーションの促進) プロジェクトの一環として開発されました。この戦略的プロジェクトの目的は、科学と社会に貢献する粒子加速器分野におけるヨーロッパのリーダーシップを発展させ、強化できるようにすることです。アドバンストアクセラレータテクノロジーズの I.FAST 作業グループのコーディネーターであるトムストリムス氏は、次のように指摘しています。「今後、加速器分野では、積層造形技術を使用して製造されたコンポーネントがますます使用されるようになることは明らかです。」

CERN、ミラノ工科大学、CNRS-IN2P3、フラウンホーファーIWS、リガ工科大学のI.FAST専門家チームが、TRUMPFのTruPrint 5000専用の複雑なコンポーネントを設計しました。 RFQ は製造プロセスに非常に高い要求を課します。「ここで、当社の TruPrint 5000 Green Edition が役立ちます。このデバイスは、緑色のレーザーを使用して、生産性を向上させながら、高品質で一貫した最高級の銅構造を印刷します」と Thielmann 氏は述べています。

効率的で部分的に自動化された TruPrint 5000 3D 印刷システムは、産業用連続生産の理想的な基盤を提供します。 500°C の予熱や 3 つの 500 ワット TRUMPF ファイバーレーザーを備えたフルフィールドマルチレーザーなどのオプション機能により、最も要求の厳しい産業用アプリケーションにも完璧に対応できます。このマシンは、さまざまな金属材料で作られた高品質の部品を迅速かつ確実に製造し、プリフォーム、航空宇宙、医療技術の 3D プリントを含むツールおよび金型製造の高品質要件を満たします。オプションとして、ふるい分け、印刷、冷却、脱粉といったプロセスチェーン全体を保護ガス雰囲気内で実行することもできます。 TRUMPFの外部部品および粉末管理および監視ソリューションと組み合わせることで、

これまで、サプライヤーは CERN などの科学研究所や業界全体向けの RFQ を作成するために従来の方法を使用してきました。フライス加工やろう付けなど、多くの個別の製造工程が必要であり、これらのプロセスには時間と費用がかかります。付加製造により中間ステップの多くが不要になります。たとえば、RFQ を印刷する場合、冷却チャネルなどの空きスペースの周囲に TRUMPF システムを構築できます。

ティールマン氏は次のように指摘しています。「緑色レーザーを使用した銅部品の製造は、赤外線技術を使用する他のシステムよりも高速です。銅は緑色レーザー光線をより簡単に吸収するため、加工が容易になります。緑色レーザーを使用すると、赤外線レーザーと同じ速度で作業するのに必要なエネルギーが少なくなり、同じエネルギーでより高速に作業できます。したがって、ユーザーは緑色レーザーを使用して銅部品をより安価に積層製造できます。」

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