Formlabs が製造を支援: ボーイングとエアバスの航空機で使用される緊急ライトストリップ

出典: Formlabs

ルフトハンザグループの子会社であるルフトハンザテクニック AG は、ルフトハンザのメンテナンスと修理を担当するだけでなく、エアバスやボーイングなどの大手 OEM (相手先商標製造会社) への航空製品と航空機部品の販売も行っています。ルフトハンザテクニックが開発・製造に携わっている製品ラインの 1 つに、旅客機内部の避難経路標識があります。この避難標識は、3D プリント製造支援の助けを借りて革新的な方法で作成されました。

ルフトハンザテクニック AG のプロジェクトエンジニア、ウルリッヒザース氏へのインタビューでは、同社が 3D プリントツールを生産時の消耗品としてどのように使用しているか、また 3D プリントによってプロセスを最適化し、プロセス全体をスムーズにできる仕組みについてお話しました。

ガイドU：エアバスやボーイングが広く使用する避難経路の標識

ルフトハンザテクニックは、世界有数の航空 MRO (メンテナンス、修理、オーバーホール) プロバイダーとして、積層造形を幅広く活用しています。 2018 年以来、社内の部門間組織は、航空宇宙製品を製造するためのさまざまな 3D プリントプロセス、および 3D プリント生産用のツールと機器の開発を担当しています。これら航空機部品の顧客は主にエアバスやボーイングなどの大手機器メーカーです。

3Dプリントを活用した製品の一つに、航空機内装用の避難経路標示「Guide U」があります。これらの革新的な床マーキングは、自己発光性の着色顔料を使用しているため、自己発光します。これらの顔料は通常の車内の光を吸収するため、緊急時には暗闇でも光り続けます。飛行機の座席列上部の床にある自発光ストリップは、緊急事態の際に非常口への道筋を示します。

この特許取得済みのシステムは、2021年11月にドイツのハンブルクにあるルフトハンザテクニックで自社生産されました。

△脱出経路のマーカーとして航空機に取り付けられたガイドUライトストリップ。

生産用消耗品としての 3D プリントノズル<br /> これらの避難経路の標識を作成するために、ルフトハンザテクニックのチームは 3D プリントを使用して製造された製造補助具を使用しました。さまざまなアプローチをテストした後、ノズルを製造プロセスのツールコンポーネントとして使用する Formlabs のステレオリソグラフィー (SLA) 3D プリントが選択されました。

△ ネジ山が一体となった透明樹脂製のノズル（右端の部品にはサポート構造が残っています）。

このタイプのノズルは消耗部品であり、通常は機械加工や射出成形などの従来のプロセスを使用して製造されます。 3D プリントされたノズルは、コスト効率の高い代替製造支援ツールです。ノズルは、Fromlabs の透明樹脂を使用して光立体造形 3D プリントで製造され、ツールに必要な品質と精度の要件を満たしています。このソリューションにより、ルフトハンザテクニックは毎日ノズルを交換して生産プロセスを最適化し、完成品の品質を保証できるようになります。

「特にプラスチックで正確な形状の部品を素早く入手したい場合は、常に 3D プリントを使用します。」

——ウルリッヒ・ザース
ルフトハンザテクニック AG プロジェクトエンジニア

3Dプリント生産補助装置：精度と柔軟性の融合

キャビンインジケータライトストリップの製造に使用されるノズルツールは、Formlabs のパートナーである myprintoo と共同で Form 3L で印刷されました。 Form 3L の大きな造形エリアにより、1 回の印刷で 72 個のノズルを製造できます。比較すると、Formlabs のステレオリソグラフィー 3D プリンターの小型バージョンである Form 3+ は、1 回のジョブで 25 個のノズルを印刷できます。

Form 3L は、印刷精度を犠牲にすることなく、生産時間を大幅に節約します。

△ Form 3Lで72個のノズルを製造、印刷時間は19.5時間です。

「私たちは反復的なプロセスでツールの構築を追跡し、層の厚さ、印刷の方向、さらにはコンポーネントの形状の一部に調整を加えることで、プロセスの信頼性と印刷品質を確保しています」と、myprintoo の Jonathan Wulf 氏は説明します。

印刷後は、標準的な光硬化後処理のみが必要となり、ノズルは Guide U ライトストリップの製造プロセスで直接使用できます。

いくつかの Formlabs 素材をテストした後、Lufthansa Technik は最終的に Clear Resin を選択しました。これは、適切な安定性と表面品質を提供することに加えて、Lufthansa Technik が生産プロセスを継続的に最適化するのに役立ちます。

担当プロジェクトエンジニアとして、Zarth 氏は Formlabs のパートナーである myprintoo と緊密に協力し、5 つのノズルの反復を作成しました。 myprintoo の 3D プリント部品は迅速かつ信頼性の高いサービスと配送を提供するため、プロセスを最適化するために設計変更が時々行われます。

「このコラボレーションからすぐに気づいた最大のメリットは、迅速に調整して繰り返し実行できることです。たとえば、プロセスで何かが期待通りに機能しなかったとき、一晩でノズルモデルを調整し、翌日には新しいノズルで印刷していました。」

——ウルリッヒ・ザース
ルフトハンザテクニック AG プロジェクトエンジニア

△ルフトハンザテクニックは、Form 3Lを使用してクリア樹脂を使用したノズルを量産しています。

3Dプリントによる生産プロセスの最適化
この小さな部品である押出機を社内で 3D プリントすることで、Zarth 氏と彼のチームは製造プロセスでかなりの時間と費用を節約することができました。また、このようなツールを製造する従来の方法と比較して、サードパーティの生産組織で要求される高い最小注文数量を回避し、プロセス最適化において大きな柔軟性を維持することもできました。

「理論上は、この部品を射出成形で作ることもできます。しかし、ノズルの形状や調整にこれほどの柔軟性を持たせることはできません。ここに3Dプリントの大きな利点があると思います。」

——ウルリッヒ・ザース
ルフトハンザテクニック AG プロジェクトエンジニア

3D プリンティングは、多くの企業が金属やプラスチック製のツールを製造するために使用している射出成形、CNC 加工、その他の従来のプロセスよりも競争力のあるソリューションを提供します。

3D プリントを採用することで、メーカーはアウトソーシングによってもたらされる長い納期、高コスト、高い最小注文数量などのプレッシャーを回避することができます。同時に、メーカーは実際のアプリケーション条件に基づいて生産ツールをリアルタイムで調整し、効率的な生産を確保することもできます。

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