上海丹鎮曽暁燕：レーザー金属積層技術は航空宇宙分野における革命的な技術である

2021年10月14日から15日まで、上海付加製造協会とAECC上海商用航空機エンジン製造有限公司が共催する「中国航空宇宙付加製造技術開発フォーラム」が上海迪湖で開催されました。上海丹鎮レーザーの主任科学者であり華中科技大学の教授である曽暁燕氏は、フォーラムで「金属部品のレーザー付加製造：航空宇宙産業における変革的なインテリジェント製造技術」と題する基調講演を行った。

△上海丹鎮レーザーの主任科学者であり、華中科技大学の教授である曽暁燕教授は、報告の中で、レーザー選択溶融積層造形技術と設備の開発状況と動向、およびレーザー積層造形技術が直面している機会と課題を紹介した。

ゼン教授は、アークヒューズ、電子ビームヒューズ、電子ビーム選択溶融、レーザー直接成形、レーザー選択溶融という、一般的に使用されている5つの金属積層製造技術を比較し、レーザー選択溶融（SLM）がこれまで金属部品の積層製造技術として最も主流であり、今後もそうあり続けると考えています。

それに比べて、レーザー選択溶融には、印刷精度が高く、その後の機械加工の量が少ないなど、多くの利点があります。しかし、印刷速度が遅い、成形サイズが小さいなどの欠点もあります。これらの問題を解決するために、SLM 技術と装置は、大型成形シリンダーと同時マルチビーム成形に向けて開発されています。

金属 3D プリント装置の主な技術的ルートには、次の 3 つがあります。

長焦点距離f-θフィールドレンズ。
単一のレーザーガルバノメータがさまざまな処理領域に沿って移動します。
マルチミラースプライシングとパラレルスキャン - 大型SLM成形技術装置の主流の方向になりつつある

上記の技術的問題を解決するために、華中科技大学は2015年に世界で初めて4レーザービームSLMプロトタイプ装置を開発し、2018年には上海丹鎮が関連技術を発展させ、より大型のSLM装置を開発しました。この装置には 1000W レーザーが 4 台搭載されており、印刷サイズは 500*500*1000mm に達します。

その後、曽教授はCNC工作機械業界、鋳造業界、積層造形業界を横並びで比較しました。関連統計によると、世界のCNC工作機械産業の総規模は2019年に1,492億米ドルに達し、中国のCNC工作機械産業の総規模は2019年に3,270億元に達した。 2019年、中国の鋳造産業の総生産額は約6,000億元でした。 2019年、世界の積層造形市場規模はわずか118億6,700万米ドルでした。曽教授は次のように述べた。「積層造形は、主流の製造技術となるにはまだ遠い。CNC工作機械や鋳造業界と比較すると、積層造形の市場規模は約1%に過ぎない。」

現在、SLM 技術は機会と課題に直面しており、世界中の研究機関や企業が独自の解決策を見つけるために懸命に取り組んでいます。金属 3D プリンターの成形効率を効果的に向上させ、使用コストを削減する方法は、依然として競争の中核であり焦点です。

その後のインタビューで、曽教授は南極熊に次のように明かした。「現在、上海炭鎮は主に設備の研究開発と生産に注力しており、70人以上のチームを擁しています。対外的に設備を販売するほか、航空宇宙、医療、電子などの分野で印刷サービスも提供しており、そのサービス品質は同業他社から高く評価されています。また、上海電気はこの技術を利用して、蒸気タービンやガスタービンブレードなどのコア部品も製造しています。同時に、上海電気もSLM技術が非常に有望な方向であることを認識しており、この技術の開発にさらに多くのエネルギーと人的、物的、財政的資源を投入します。華中科技大学と上海炭鎮の産学研の融合を通じて、双方の利点をよりよく活用していきます。」
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