独占インタビュー│ファルコンテックの産業化への道：ハイエンド材料の研究開発から金属積層造形スーパーファクトリーへ（前編）

出典: ファースーンハイテック

はじめに：2020年6月、太湖畔に位置するFalconTech Rapid Manufacturing Technology Co., Ltd.（以下、「FalconTech」）は、大手産業用3Dプリント企業であるFarsoonと共同で金属積層造形産業化スーパーファクトリーを展開するというニュースを発表し、業界の注目を集めました。過去6カ月間、両者は金属積層造形装置50台を導入する計画を着実に実行してきた。この物語は、過去 10 年間の中国の金属積層造形産業の急速な発展の縮図のように聞こえるかもしれませんが、その中心にあるのは非常に成功したパートナーシップ、つまり積層造形装置メーカーと産業顧客との密接な協力の物語です。

本稿では、ファルコンテックのゼネラルマネージャーであるシェン・ユラン氏と副ゼネラルマネージャーであるリー・ウェイ氏が、ファルスーンの国際マーケティングマネージャーであるファン・チェンルー氏にインタビューを受け、ファルコンテックの台頭と「金属積層造形を産業化するスーパーファクトリー」という野心的な計画、そしてファルスーンとの良好なパートナーシップの誕生と発展について語りました。

全文は約 8,000 語で、3 つの記事に独占的に転載されます。

この記事は、Metal AM マガジン、第 6 巻第 4 号、2020 年冬号に最初に掲載されました。 Metal AM マガジン（季刊）は、2015 年に創刊され、英国に本社を置く、世界的な金属積層造形分野の専門メディアであり、世界の金属積層造形技術の風向計ともいえます。

△ 図1：ファルコンテックゼネラルマネージャーのシェン・ユラン氏（左）と副ゼネラルマネージャーのリー・ウェイ氏（右）
中国最大の3Dプリント（レーザー選択溶融）航空グレード部品サプライヤーであるFalcontechは、2020年6月に、大型と特大の設備を中心に50台のFarsoon金属積層製造装置を導入する金属積層製造スーパー工場計画を発表しました。 2020年10月末現在、スーパーファクトリーはファルソンハイテク金属積層製造設備24台目の受け入れに成功しました。ファルソンの技術チームの強力なサポートにより、ファルコンテックは2020年の設置計画を予定より早く完了しました。

△ 図2：ファルコンテックの金属積層造形スーパーファクトリーに24台のファルスーン金属積層造形システムが設置され、稼働している（画像提供：ファルコンテック）
ここで、時間の観点から、これら 50 の付加製造装置が中国の付加製造市場にとってどのような意義を持つかを理解してみましょう。実際、現在中国で急成長している SLM 技術とますます活況を呈している金属付加製造市場と比較すると、2010 年代初頭には、金属付加製造という用語は中国市場ではまだあまり馴染みのない概念でした。一方、SLS、SLA、MEX、VPP などのポリマー付加製造はすでに市場で認知されており、ラピッドプロトタイピングや消費財市場で使用されています。最も広く使用されている金属積層造形工業用粉末床技術は、中国ではまだ非常に初期段階にあります。材料、設備の研究開発プロセス、実際の生産のいずれの面でも、まだ非常に新しい概念です。

同時に、2010 年代初頭には、民間航空宇宙産業とハイエンド医療産業における市場の需要がますます緊迫し、一部の主要部品の製造にさらなる課題をもたらしました。たとえば、非常に複雑な内部構造、完全にカスタマイズされた製品設計、より高速な「設計製造」の反復など、これらはすべて、すでに成熟していた従来の金属鋳造および鍛造プロセスに挑戦するものでした。

当時、金属積層造形は中国市場ではまだ非常に新しい技術でしたが、FalconTech のゼネラルマネージャーである Shen Yulan 氏は、これが航空や医療などの高付加価値産業にとって理想的な応用市場であることを認識していました。

始まり: 金属積層造形法の初見<br /> 沈玉蘭総経理は、材料研究開発と自動車製造業界において豊富な経験と独自の洞察力を持っています。彼は、長年の発展を経て、自動車業界と合金材料業界は非常に成熟した産業チェーンを形成し、利益率はますます小さくなっていると考えています。彼は銀邦金属複合材料株式会社の主要株主として、常に最新の先進的な製造技術と、産業化して応用できる市場を模索しており、この2つを組み合わせることで将来の製造市場の発展に影響を与えることができると考えています。彼は、ヨーロッパとアメリカの市場で金属付加製造の粉末床技術が広く普及し、成熟した応用を鋭く観察した後、この先進技術を中国市場に導入することを決意しました。

この自信をもって、2012 年 8 月、Shen Yulan は無錫に Falcon Rapid Manufacturing Technology Co., Ltd. を設立しました。ファルコンテックは、中国で最も経済発展が活発で、開放度が最も高く、革新能力が最も強い地域の一つである長江デルタ経済貿易区に位置しています。この地域には一流の科学技術人材資源が多く集まっており、ファルコンテックは非常に短い期間で強力な科学研究チームを迅速に組織することができました。 Falcontech の研究チームのメンバーは、冶金材料の製造、付加製造などの分野で豊富な経験を持っています。同時に、FalconTech は、産業の工業化を背景に金属積層造形粉末床技術のコア技術を深く掘り下げ、航空宇宙、医療などのコア顧客に最も革新的で完全なソリューションを提供するという明確な開発ビジョンも持っています。

ご存知のとおり、航空業界や医療業界では金属製造部品に対して非常に厳しい性能要件が課せられています。このような高仕様の生産要件を達成し、造船、化学生産、自動車製造などの業界の顧客のニーズを満たすために、ファルコンテックは設立当初に非常に完全でクローズドループの技術ロードマップを確立し、これに基づいて特殊金属粉末部門、3Dプリンティングソリューション部門、特殊製造技術部門の3つの中核部門を設立しました。これら 3 つの部門は共同で、金属粉末の研究開発と製造、アプリケーションプロセスの研究開発、部品製造、後処理検査を含む全体的な標準化されたプロセスのクローズドループラインを顧客に提供できます。

FalconTech の副ゼネラルマネージャーである Li Wei 氏は、FalconTech は金属積層造形に関して非常に明確な技術計画を持っており、顧客に材料生産、プロセスの研究開発、部品生産、後処理を含む完全なソリューションを提供すると述べました。材料生産ラインや金属積層造形装置などの生産ハードウェアに関しては、有能な装置メーカーと協力することを選択する予定です。 Falcontech は、パートナーと力を合わせ、双方の技術力と専門的な経験を提供することによってのみ、顧客に高品質のソリューションを継続的に提供できると考えています。

材料が王様である付加製造市場<br /> 金属積層造形プロセスでは、優れた性能を持つ部品を製造するための第一の要素は、高品質の材料を見つけることです。 2012年以前、中国市場は輸入に大きく依存しており、航空宇宙、医療などの業界のニーズを満たす一部の高級金属材料はカナダとドイツの一部の企業によって独占されており、その量はますます活発化する市場と大規模な金属積層造形の生産ニーズに完全に応えられませんでした。

ファルコンテックは設立当初から、民間航空向けの高性能端末機能部品の要件を満たすには、適格な特殊高級金属材料を独自に開発・生産し、持続的な高生産性と均一で安定した品質を確保する必要があることを痛感していました。 2012年、Falcontechは高級チタン合金粉末の開発と製造のために、高度な電子ガスアトマイゼーション粉末製造ライン（EIGA）を導入しました。 EIGA は、プロセス全体が不活性ガスの保護下で実行されることを保証します。金属の製錬プロセスはるつぼなしで実行されます。金属の流れは高速不活性流によって制御され、液体金属原子間の結合力を破壊して霧化を実現します。

△図3：ファルコン社のハイエンドチタン合金電子ガスアトマイゼーション粉末生産ライン（EIGA）。画像出典: Falcon △ 図4: Falcon粉末製造ライン(EIGA)の噴霧モジュールの一部。画像出典：FalconTech のチタン合金粉末材料は、材料配合と研究開発プロセスの継続的な改善により、中国民用航空局（CAAC）の航空宇宙グレードのチタン粉末認証に合格しました。優れた安定性、高純度、球形度、流動性を備え、積層造形、熱間静水圧プレス（HIP）、金属射出成形（MIM）、表面コーティングなどの産業用途に適しています。

近年、FalconTech は工業製造、技術研究などの分野で多くの先駆的な企業と緊密に協力してきました。同社の高級チタン合金粉末材料は中国および世界中で広く使用され、認められています。現在、ファルコンのチタン合金粉末の年間生産量は約90トンに達し、その超高品質が際立っており、世界の高級材料市場で重要な市場シェアを占めています。

現在、ファルコンはチタン合金、コバルトクロム合金、ニッケル基高温合金、アルミニウム合金、ステンレス鋼粉末など24規格の金属粉末材料を市場に提供しており、さまざまな用途の要件を満たすためにさまざまな粒子サイズの粉末を生産することができます。チタン合金粉末の製造、3Dプリント技術、熱間静水圧プレス技術から複雑な部品のニアネットシェイプ加工、航空材料試験センターでの標準化された試験まで、FalconTechは国内で有名な金属3Dプリントの「ワンストップ」フルセットソリューションプロバイダーとなり、業界の発展をリードしています。

中国民間航空市場に正式に参入 中国における金属付加製造の産業化の先駆者として、FalconTech は中国の民間航空市場の段階的な成長と、金属付加製造エコシステムのますます完全な化を目の当たりにしてきました。 2013年、FalconTechは中国の大手民間航空機メーカーCOMACと長期的パートナーシップを確立し、C919に搭載されるチタン合金金属部品の研究開発と製造という最初の協力プロジェクトを開始しました。 COMAC C919は中国が独自に開発した双発のナローボディ旅客機で、168人の乗客を運ぶように設計されており、中国の民間航空産業の発展に多大な意義を持っています。この重要なコラボレーションにより、FalconTech は、航空宇宙基準を満たし、材料からサンプル製造までの製造プロセス全体に対応する金属付加製造プロセスの改善を加速することも可能になりました。
△図5：FalconTech社が製造したチタン合金金属積層造形部品がC919大型航空機の客室ドアに取り付けられている。Shen Yulan氏は、高度な製造技術を真に成功する商用製品に押し上げるには、標準規格が鍵となると語った。航空業界にとって、その業界標準は部品生産品質の一貫性と信頼性を保証することができます。そのため、FalconTechは航空宇宙用チタン合金材料の大規模なテスト、積層造形プロセスの研究開発、部品生産と後処理の詳細な研究を実施し、中国の試験飛行標準に基づく品質管理データベースを確立しました。この長期にわたる一連の取り組みを通じて、FalconTech は 2014 年に航空業界の重要な 2 つの認証である AS9100C と ISO 9001:2008 を取得しました。これは、FalconTech の研究開発力が航空宇宙業界で十分に認められていることを示しています。

FalconTech と COMAC の 2 年間にわたる緊密な協力の結果、COMAC の C919 プロジェクトは 2015 年に成功裏に完了し、FalconTech が製造した 28 個の金属積層造形部品が C919 航空機への搭載と運用が承認されました。現在までに、FalconTechは中国で初めて民間航空に金属積層造形部品を提供する企業となり、金属3Dプリント分野で正式にCOMACの公認サプライヤーとなった。これまでに、6機のC919大型航空機に金属積層造形部品を供給している。

沈玉蘭氏は、COMACとの協力を通じて、金属積層造形技術が航空宇宙産業のプロセスを試作から製造に変える大きな可能性を秘めていることが十分に実証されたと述べた。航空機エンジンを例に挙げてみましょう。主要部品の構造が複雑なため、従来は各部品の製造に従来の製造方法が使用され、10以上のプロセスが必要で、通常6〜24か月かかりました。しかし、金属積層造形を使用すると、製造プロセスが大幅に簡素化され、部品の設計反復と製造の速度が3〜4倍に向上します。そのため、従来の生産方法では生産サイクルに 10 ～ 15 年かかっていた新しいエンジンのプロトタイプを、今ではわずか 3 年で生産できるようになりました。（つづく）

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