シーメンスエナジー: 金属 3D プリントの産業化におけるリーダー

この投稿は warrior bear によって 2022-2-16 20:25 に最後に編集されました。

はじめに: 産業用アプリケーション向けの統合ソフトウェアと自動化ソリューションを提供する企業として、シーメンスは常に積層造形の開発を重視してきました。現在、シーメンスエナジーは、エネルギー生産チェーン全体のリーダーとなることを目指して分社化されました。 3Dプリンティングは非常に重要な役割を果たすでしょう。
シーメンスは2020年に早くも企業構造を調整し、完全子会社のシーメンスエナジーは送電・発電のリーダーとしてフランクフルト証券取引所に上場しました。強力な材料ソリューションのサポートにより、シーメンスエナジーは、先進的な金属デジタル積層造形サービスの世界有数のサプライヤーであるだけでなく、3D 印刷技術の最大の導入企業でもあります。
シーメンスエナジーは現在、世界中で最大 90 台の産業用金属 3D プリンターを運用しており、そのほとんどはガスタービン部品の連続生産に使用されています。新会社の積層造形プロジェクトを監督する、シーメンスエナジーアンドマテリアルソリューションズの積層造形担当副社長、マルクスセイボルト氏は次のように語っています。「シーメンスエナジーは積層造形ソフトウェア事業の株式子会社です。これに加えて、マテリアルソリューションを含むコンポーネント製造事業も手掛けています。シーメンスエナジーが社内製造用とマテリアルソリューションのサービス用に使用しているプリンターのほぼすべては、ガスタービン用途の技術開発とコンポーネント製造に使用されています。」

シーメンスエナジーは、おそらく今日のエネルギー分野で 3D プリントを最も多く導入し、エネルギー分野に貢献している企業です。 LMD を含むすべての付加製造技術を組み込むと、シーメンスは現在 400 種類の材料前駆体を製造できます。 3D プリンティングで最も急速に成長しているテクノロジーである PBF に関して、シーメンスは 100 を超える認定エネルギー産業アプリケーションも提供しています。
これらの数字は、航空宇宙産業が 3D プリンティングの主要産業としての地位に挑戦する可能性があります。量産向けのアプリケーションに関しては、GE のみが GE9X および LEAP エンジン向けの大規模な量産最終部品アプリケーションを開発しており、これらは主に Avio Aero が開発したノズルとアルミニウム - チタン合金ブレードおよびその他の部品に集中しています。航空宇宙分野では、最近、同様の規模の付加製造プロジェクトは登場していません。
積層造形設計 (DfAM)
「現在、当社の SAP システムに統合された 3D プリント部品は数百個あり、注文されると 3D プリンターに直接送られます」と Seibold 氏は言います。「当社はこれを 10 年以上行っており、以前はクラッディングと呼ばれていたものが、今ではシリアル番号付きの積層製造部品になっています。」
△シーメンスSGT-700ガスタービン用3Dプリントガスバーナーシーメンスエナジーは主要ユーザーとなり、積層造形の応用推進に取り組んでいます。この目標を達成するために、Seibold は 3 つの戦略的方向性を実行しました。 1 つ目は、技術の可能性を理解するための投資を継続することです。つまり、技術開発と 3D プリントプロセスの設計方法の学習です。セイボルト氏の指導の下、同社は複数の拠点にまたがる 30 人以上のエンジニアからなる DfAM 実装専門のチームを構築しました。「3 年前、3D プリント部品を入手する唯一の方法は、社内で設計を専門とする人から調達することだと決めました」と彼は言います。「多くの企業が 3D プリントへの移行に必要な教育やツールについて語りますが、それを実装するために何が必要なのかを完全に理解していないことがよくあります。シーメンスエナジーは、DfAM 内に熱伝達エンジニアと機械エンジニア専用の 30 の新しいポジションも設け、社内から 30 人を 3D プリントの設計に異動させています。」
シーメンスエナジーの 3D プリント戦略の 2 番目の要素は、より多くの DfAM 部品を 3D プリントで製造できるようにすることです。現在、同社は PBF で 100 個の部品を製造しており、合計 400 個の認定部品が積層造形による量産に入る予定です。 PBF 部品もバッチで製造されており、少量生産のものもあれば、年間数千個に達するものもあり、シーメンスは現在、1,000 件を超える適格アプリケーションへの対応を目指しています。

シーメンスエナジーの企業戦略のこの部分は、独立した 3D 印刷サービスプロバイダーとして運営する材料ソリューションに重点を置いています。したがって、Oerlikon、Morf3D、Sintavia、BEAMIT などの他のサービスプロバイダーの競合相手となります。マテリアルソリューションからの収益は、アウトソーシングされた製造サービスと、シーメンスエナジーアプリケーション向けに特別に提供されるサービスの間で均等に分割されます。
セイボルト氏は次のように説明しています。「解決すべき課題は数多くあり、他の企業と協力して解決すべきだと考えています。マテリアルソリューションズでは、技術と革新的な新素材を開発しながらイノベーションを推進する方法を学んでいます。マテリアルソリューションズでは、シーメンスエナジーと外部顧客とのパートナーシップを構築し、技術を前進させることができます。マテリアルソリューションズはイノベーションの触媒です。3D 印刷業界で真剣に役割を果たすには、複数の外部顧客のイノベーションとシリアル化のニーズに触れる必要があると考えているからです。」
△シーメンスは2017年に最初のガスタービンブレードを3Dプリントして検証した
「レベル 1000」認定の3D プリント部品への道 <br /> 3 つ目の要素は、3D プリントの用途を 1,000 以上に拡大することを目指しており、大量生産に対応できるように外部のサプライチェーンとの連携を開始することです。最初の 2 つのステップは社内の能力に基づいていますが、Seibold が定義した「受注生産」戦略のこの 3 番目の側面は、外部サプライヤーとの共同最適化に基づいており、ここで繰り返し性や標準化などの問題がより緊急になります。
「適格部品を 100 個から 1,000 個以上に増やすには、さらに 100 台のプリンターが必要になりますが、少なくとも短期的には、当社でさらに 100 台のプリンターに投資するつもりはありません」と彼は言います。「独自の技術提案のある部品については、引き続き社内で製造します。結局のところ、製造に関する知的財産も一部社内に保持したいからです。しかし、今後の大量生産部品については、外部の積層造形サプライヤーに委託する予定です。」
△シーメンスエナジーが製造した一連の 3D プリント部品。
複数の 3D プリントプロセスを内部化している企業を含め、3D プリントに携わる多くの企業は、需要に合わせてサプライチェーンソリューションを実装しようとしており、これにより積層造形に多くの新たな課題と機会ももたらされています。
セイボルト氏も同意しています。「3D プリントは、従来の方法では作成できなかった形状を作成できる独自のテクノロジーです。しかし、成熟すると、鋳造所で部品を鋳造したり、加工業者で部品を機械加工したりする代わりに、3D プリントサービスプロバイダーで部品を印刷する別の製造プロセスになります。採用されると、既存の部品サプライヤーは、新しい需要を満たすために、ますます積層造形機能を追加するようになります。つまり、調達に戻ります。4 社または 5 社に価格を尋ねて 1 社を選択するという従来の方法で調達を行うべきかどうかを検討しています。しかし、デジタルプラットフォームビジネスモデルを実装することで、より革新的な方法で行うことも検討しています。つまり、部品の要件を集約し、それを製造できるスペースを持っている人に自動的に送信する場所です。」
デジタル化が進む製造技術として、3D プリンターは以前よりも接続性が高く、利用できる部品データも増えているため、3D プリントはこのモデルに適しています。多くの 3D プリントサービスプロバイダーは、世界中の物理的な工場に 3D プリント機能を組み合わせたネットワークを構築し、さまざまな大規模生産サービスプロバイダーと部品の製造を必要とする企業を結び付けています。しかし、これによって本当に、多くの異なるサプライヤー間で同一かつ繰り返し可能な部品の生産が可能になるのでしょうか?
△ウースターのシーメンスマテリアルソリューションズ 3D プリント工場
セイボルド氏は、「現在、3D プリントは、同じ機械、同じ部品、同じ作業でさえも、繰り返し実行できません。当社は大量生産の導入を推進しておらず、技術もそれをサポートしていません。しかし、この問題は解決されるでしょう」と認めた。
同時に、彼は、積層造形は、確立された遺産がなく、したがって既存の製造プロセスもない、新しい追加技術として、独自の機会を提供し続けるだろうとも指摘しました。今後 3 年間で、積層造形のサプライチェーンは自由に開発できるようになります。ザイボルト氏は次のように結論づけています。「2025年以降に向けて、私たちは新たなビジョンを持っています。それは、アプリケーション、量、そしてさまざまなマシンを持つということです。確かに、このプロセスはすでに進行中です。今日のシーメンスエナジーは、2008年に最初のEOSプリンターの1台を購入して以来、EOSテクノロジーの主要ユーザーです。このテクノロジーは現在、ほとんどの量産のニーズを満たすように最適化されており、特定のアプリケーション向けに新しいテクノロジーが導入されています。時間の経過とともに、特定のベーステクノロジーに基づいてプロセスと材料のデータベースが開発されます。マシンまたは製造プロセスを変更すると、材料データの一部を再検証する必要が生じる可能性が高くなります。私たちはEOSマシンの仕組みを知っており、その設計と理解に基づいて、プロセスと材料を認定しています。同時に、プロセスを安定させたいと考えています。そうすることで、別の変数が追加されるからです。」
シーメンスエナジーは、特定の用途向けに、レニショーやトルンプのシステムを含む一連の新しい機械を導入しました。 Materials Solutions では、小型部品アプリケーションで高いスループットを実現するために、Renishaw システムを選択しました。ベルリンでは、シーメンスエナジーが現在 Trumpf 5000 システムを稼働させており、その産業的信頼性と機能をテストしています。これは継続的かつ長期的なプロセスです。新しい技術、それが新しい材料、新しい用途、あるいはより大規模な建設であるかどうかにかかわらず、まず業界全体で現在利用可能なものを評価します。特定の部品ファミリーに適した機械があれば、このプラットフォーム上でその部品の工業化を開始します。シーメンスエナジーが積層造形の道をどんどん進んできたことは容易に想像できます。「一つの意見に固執しない」という同社の包括性により、3D プリントの産業化に向けた新たな道が広がりました。大手企業の推進がなければ、3Dプリンティングはいつまでも「水たまり」のような行き詰まりに陥り、製造業の海に「溶け込んで」価値創造の可能性を実現することはできないと考えられます。

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