統合型DED技術を搭載した自動付加製造システムであるMeltioは、大規模な金属製造に新たな用途をもたらします。

2019年5月の創業以来2年半で急成長を遂げた3DプリンターメーカーOEMのメルティオ。同社は世界中の顧客施設に約110台の機械を設置したほか、スペイン南部に新工場、フロリダに新施設センターを建設し、従業員数は70人に増加した。
OEM Meltio の主要製品ポートフォリオには、小型産業用金属 3D プリンター Meltio M450 と、CNC 工作機械、ロボットアーム、ガントリーシステムとシームレスに統合して、手頃な価格で利用しやすいハイブリッド製造機能を顧客に提供するように設計された Meltio Engine が含まれています。

メルティオの最高技術責任者であるブライアン・マシューズ氏は次のように語っています。「当社は来年、200台以上のマシンを販売する予定です。これにより、当社は積層造形業界で非常に重要な立場に立つことになります。金属市場を見ると、年間20～30台以上のマシンを販売する企業は非常に少なく、100台以上のマシンを販売する企業もわずかです。当社の目標は、今後数年間で年間約1,000台のマシンを販売することです。ですから、このプロジェクトが始まったばかりの段階でも、当社はすでに非常に重要なプレーヤーであると考えています。」
Meltio のマルチメタルテクノロジー<br /> ワイヤーレーザー金属堆積 (LMD) は、Meltio が開発している指向性エネルギー堆積 (DED) プロセスです。DED 原理に基づく印刷システムの LMD ツールヘッドは、複数の高出力レーザーを使用して金属原料をその下の基板に直接溶かし、完全に高密度の金属部品を形成します。同社は最近、米国特許商標庁（USPTO）から2番目の特許を取得しており、マシューズ氏はこれがLMD技術の斬新さを証明するものだと語った。

彼は次のように説明しています。「複数のレーザーを使用することで、緊密に統合されたシステムでスケーラブルなレーザー出力を実現できます。その結果、非常にコンパクトになり、CNC マシンやロボットとの統合が容易になり、材料を軸上で同軸に送ることができるため、処理中にどの方向も同じに見えます。レーザーは垂直から傾斜しているため、材料を垂直に送ることができます。これは非常に重要なことです。なぜなら、市場に出回っている他のほとんどのレーザーワイヤシステムは、ワイヤフィーダーを軸外 (サイドフィードメカニズムなど) に配置する傾向があるためです。しかし、これでは多くの制限が課せられます。」

Meltio の最初の顧客は、材料研究を実施しようとしている大学です。この分野では、フィラメントと粉末の両方で印刷できることで多くの可能性が開かれます。それ以来、同社は生産段階に入っており、マシューズ氏によれば、そこが「本当の量」が出る段階だという。実際、メルティオの研究開発作業の99パーセントはワイヤーに関するものだと彼は語った。
△ Meltio Engine Robotic Integration社が製作した3Dプリントマニホールド。写真提供：Meltio。
「金属印刷の世界では、フィラメントは最も安価な印刷材料です」とマシューズ氏は言います。「従来の PBF システムでは、非常に高品質の粉末が必要で、粒子サイズが非常に小さく、粒子が球状でなければなりません。つまり、球状でないために多くの粉末が拒否され、コストが増大します。そのため、たとえば 1 キログラムあたり 3 ドルまたは 4 ドルの商品コストが、最終的には 1 キログラムあたり 50 ドルから 100 ドルになります。一方、フィラメントの場合、コストは 1 キログラムあたり 5 ドルまたは 6 ドルと、ほんの少ししか増大しません。」
ワイヤーを原材料として使用することによるもう 1 つの重要な利点は、材料利用率です。マシューズ氏は、この利用率は実質的に「100 パーセント」であると考えています。ワイヤーのコスト差と材料利用の利点を考慮すると、コストは最終的に 50 倍も異なり、それがますます多くの顧客がワイヤーを選択する理由になっていると彼は続けた。
しかし、粉末には材料の選択や微細な機能勾配などの利点があるため、メルティオでは両方の材料の製品を取り揃えています。
Meltioエンジンロボット統合
Meltio Engine のフレームワークはモーションシステムによってのみ制限され、あらゆるワークショップに簡単に統合でき、Meltio の LMD テクノロジーによって駆動されます。生糸素材を選択するユーザーは、特別な設備が不要なため、清潔さの恩恵を受けます。
Meltio Engine ロボット統合により、ロボットアームは、動作範囲がモーションシステムのサイズによってのみ制限されるため、固有のサイズ制限のない金属 3D 印刷システムになります。ロボット統合システムは、大規模で複雑な 3D プリント、修復、クラッディング、機能追加に最適で、市場のあらゆるロボットアームメーカーおよびインターフェースと統合できます。
このシステムは、無制限の自由度を持つ複雑な部品を作成し、ステンレス鋼、軟鋼、炭素鋼、チタン、インコネルを含むオープン材料プラットフォーム上で動作します。
ニエト氏は、「当社はオープンプラットフォームを採用しています。つまり、モーションシステム (この場合はロボット) はお客様が選択できるものなのです。つまり、CNC システムよりも形状の自由度が高く、作業量も大きくなります。お客様は、より多くのアプリケーションを導入することで、ビジネスに付加価値を加えることができます」と述べています。
ロボット統合システムは、FDM と同様のユーザーエクスペリエンスを提供しますが、金属印刷用であり、ユーザーにフィードバックを提供するセンサーを介して材料を簡単に操作できます。デュアル外部軸ポジショナーを使用するその他の主な利点としては、垂直方向に印刷できること、部品の表面品質を最高にできること、同じ部品に対して複数のソリューションを提供できることが挙げられます。
このシステムは信頼性に誇りを持っており、バッチ生産と同品質の複数の印刷物の製造が可能です。ロボット統合システムには、材料を予熱して堆積速度を上げることができるプログラム可能な電源や、迅速なライン変更で 2 ラインの材料を同時に 3D プリントできるデュアルラインオプションなど、いくつかのアップグレードも備わっています。
新しいアプリケーションを開く<br /> OEMMeltio は、Meltio Engine ロボット統合により、強化された機械的特性を示したり、時間、コスト、材料の使用の点でより効率的に製造できるさまざまな新しいアプリケーションを実現できるようになりました。たとえば、彼らは、タービン業界でよく見られるプレートを、デモンストレーションアプリケーションとして、従来の方法で製造するには通常非常に高価になるプレートを 3D プリントすることができました。
「実際、当社は金属の塊から削り出したブレードの従来のコストよりはるかに低いコストでブレードを生産することができます」とニエト氏は説明する。「当社の技術で製造が可能であり、安価であるということを本当に示したかったのです。この製造方法が興味深いのは、削り出しに比べて中空の軽量部品を製造できるからです。」
また、メルティオのワイヤーレーザーDED技術は、他の様々な分野でも活用されています。マシューズ氏は、同社の製品は医療、航空宇宙、エネルギー、自動車、電子機器、原子力を含むエネルギー産業向けの実証部品の製造など、幅広い業界に流通していると付け加えた。彼らとの協力を通じて、DED 技術の応用可能性がさらに探求されました。
同社はまた、LMD 技術を使用して、3D プリントされたマニホールド内で可変直径と層の高さを実現し、3 枚羽根のプロペラの最適化された中空構造と生産速度を実現しました。
「もう 1 つの例は、スーパーチャージャー用の回転スクリューコンプレッサーです。これを中空にすれば、非常に興味深い用途になると考えました」と Nieto 氏は語ります。「この技術の信頼性を示すために、オーバーハングテストを 2 つの方法で実施しました。1 つは、ツールを 90 度まで向ける方法で、もう 1 つは、ツールヘッドの位置を常に垂直になるように向ける方法で、どちらの場合も同様の結果が得られました。」
△3Dプリントされたロータリースクリューコンプレッサー。画像提供：Meltio
メルティオの拡張計画<br /> 今後、メルティオは急速な成長軌道を継続し、中国やインドなどの新市場に進出するとともに、来年中に従業員数を倍増させることを目指しています。
「2022年には少なくともインドと中国にショールームをオープンする予定です。また、来年には他のいくつかの市場にも、そしておそらく世界で4、5か所にショールームをオープンする予定です」とマシューズ氏は語った。「もちろん、これらの地域でもパイプラインを構築していきます。人員の増強は、R&D能力の継続的な成長と、販売する機械の数の増加を可能にするための意図的な動きです。どちらも生産能力の拡大を必要とします。これは今後1年間でかなりの投資となりますが、私たちが本当に誇りに思っていること、そして会社として十分に対応できる立場にあることが原動力の投資です。」
最後に、需要が会社の発展を決定づけると付け加えた。需要があるからこそ、これほど多くの機械を販売することができ、それが会社の現在の業績につながっているのだ。

統合型DED技術を搭載した自動付加製造システムであるMeltioは、大規模な金属製造に新たな用途をもたらします。

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