GKNAレーザーワイヤー堆積金属3D印刷技術は、最大3メートルの大きさの航空部品を印刷できます。

2022年10月25日、アンタークティックベアは、英国ブリストルのGKNエアロスペース（GKNA）が、大型航空宇宙部品の製造に使用できる独自のレーザー金属ワイヤ堆積（LMD-w）3Dプリント技術を開発したことを知りました。同社は、金属と複合材の両方の専門知識を持ち、民間および防衛顧客向けの機体およびエンジン製品の製造に特化しています。

AM の採用は、GKNA がより持続可能な航空宇宙の未来を追求することに沿ったものであり、エンジンと構造部品の重量とコストを最適化する上での AM 技術の価値を認識すると同時に、製造の再現性を確保する上で現在直面している課題も認識しています。
GKNA の主任技術者であるティム・ホープ氏は次のように語っています。「基本的に、信頼を築く必要があります。積層造形の場合、繰り返し性と再現性によってプロセスに対する信頼が生まれ、部品を納品する際には、欠陥コストをゼロにするために時間通りに納品する必要があると確信してもらえるようになります。金属積層造形技術の役割は、当社の技術的リスクを軽減し、お客様により良いサービスを提供できるようにすることです。」
GKNA の工場では、EOS と Renishaw から供給された複数の直接金属レーザー焼結 (DMLS) システムが稼働しています。また、AIRLIFT研究プログラムを通じて開発されたレーザー金属ワイヤ堆積（LMD-w）技術は現在、同社のエンジン事業に適用されている。 LMD-w技術で可能となる3Dプリントの最大サイズは3メートルに達するとされており、航空構造製品への応用が期待されています。
△AIRLIFT研究プログラムを通じて開発されたGKNエアロスペース独自のレーザー金属ワイヤ堆積（LMD-w）技術。
GKNA は現在、LMD-w マシンを使用して航空機部品を印刷していますが、自社の基準、顧客や当局の基準に従って、この技術をさらに検証する必要があります。付加製造のような新しいプロセスの認定は、GKNA にとって依然として最大の課題の 1 つであり、プロセスの監視とシミュレーションがこれに役立つ一方で、オープンシステムも大いに役立ちます。したがって、GKNA は LMD-w プロセスの品質を保証できますが、粉末床溶融結合などの技術を導入するには、サプライヤーとの良好な関係を確立する必要もあります。
GKNAのもう一人の幹部であるヒューズ氏は、「顧客が航空宇宙部門の場合、付加製造サプライチェーンのすべての部分、つまり航空部品の最終サービスは航空当局であることを認識する必要があります。顧客は必要な情報を説明し、私たちのバリューチェーン全体がこの情報に基づいて判断する必要があります。これは熱処理、粉末サプライヤー、機械サプライヤーなどの各リンクに依存します。欠陥が見つからない場合は、困難になります。」と述べています。
△ブリストル、フィルトンにあるGKNエアロスペースグローバルテクノロジーセンター。
GKNA はワークショップの他の場所で、Stratasys と HP が共同開発した Designjet マシン、Ultimaker S5、Formlabs Form 2、Markforged Mark2 も導入しました。 Designjet を含むこれらのマシンは、治具、固定具、設計補助具の製造によく使用されますが、GKNA はデスクトッププラットフォームに留まりません。 Designjet に続いて、GKNA が導入する次の 3D プリントシステムは Arcam A2 です。
GKNA で展示された印刷部品の中には、LMD-w を使用して作成されたタンクモデルやその他のニアネットシェイプ部品、および DMLS 技術を使用して作成された認定ブラケット部品がありました。エンジン部品は粉末床溶融結合装置の主要な製造優先事項であり、LMD-w 技術は DMLS 技術では処理が難しい大型構造物の製造に使用される場合があります。強力な 3D プリント機能により、GKNA 内で信頼が高まっています。当社は、数多くの標準ワーキンググループに積極的に参加しており、NASA、ASTM、SAE などの組織が近年こうした標準の開発で達成した進歩を認識し、商業機関や学術機関と良好な関係を維持しています。しかし、これらの基準に従うには、GKNA は技術の製造プロセスが再現可能であることを保証するだけでなく、航空宇宙部品に必要な動的特性を生み出すコストも考慮する必要がありました。
ホープ氏は次のように見積もっています。「航空宇宙における積層造形には、生産性の課題と認証の課題という 2 つの課題しかありません。毎日同じ方法で適切な部品を製造できるかどうかは、大きな技術的課題です。そして、他のプロセスと比較してコスト効率を高めることができるかどうか。この 2 つの重要な要素を突き止めれば、積層造形の真の勝利基準が得られます。将来的に何が可能になるかという点では、これらは素晴らしいことですが、実現するには、航空機に搭載できなければなりません。つまり、規制当局とエンドユーザーから価格性能比に対する信頼を得る必要があります。」
ヒューズ氏は次のように付け加えた。「積層造形は現在、誇大宣伝のビジネス段階にあります。興味深いものがたくさんありますが、将来に向けて興味深いものを実現するには、実際のアプリケーションで実際に実装する必要があります。つまり、短期から中期にかけて実際のビジネス上のメリットと長期的な利益を得ることができるかどうかです。積層造形におけるトポロジー最適化や機能統合は、いずれも良いことだと誰もが認識しています。しかし、この技術に対する顧客や認証機関の信頼こそが、現在取り組むべきビジネス上の問題であり、私たちが注力しているのはそこです。」
△ GKNエアロスペース社のLMD-w技術を使用して印刷された部品。
GKNA は、この分野でリーダーシップを維持するつもりです。ホープ氏は、これを達成する鍵は、事業の持続可能性を確保することだと考えています。「航空宇宙産業には OEM があまりないため、積層造形での私たちの取り組みはすべて、サプライヤーの信頼を築くことに重点を置いています。お客様が何を求めているかを理解し、期限内に納品できれば、持続可能な事業が実現できます。イノベーションは、市場の需要、事業、技術的な実現可能性の組み合わせから生まれます。しかし、信頼の精神でこれを繰り返し実行できれば、成功できるのです。」
GKNA 工場の玄関ホールの端には、DMLS で印刷された一連の音響ライニングが展示されています。ヒューズ氏は、木曜の朝に部品の寸法データを受け取り、その夜に CAD で部品をモデル化し、金曜にプロセスチームと組み立て、月曜の朝までに自分のデスクに置き、最終的にエンジンテストに使用したと説明しています。このプロセス全体は、アイデアからプロトタイプまでいかに迅速に進めることができるかを明確に示しており、これはすべて金属 3D プリントの強力な機能によって可能になりました。

GKNAレーザーワイヤー堆積金属3D印刷技術は、最大3メートルの大きさの航空部品を印刷できます。

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