サポート構(gòu)造なしで金屬に3Dプリンティング

KUKAとのコラボレーションにより、HS Automationは金屬の積層造形用レーザーセルを開発しました。KR IONTECによるレーザー溶接プロセスにより、複雑な金屬パーツを経済的かつ材料に優(yōu)しく製造することができます。

KUKAロボットが複雑な構(gòu)造の金屬積層造形に革命を起こす

金屬産業(yè)が直面する課題はますます増大しています。HS AutomationとKUKAは、モジュラー式オートメーションセルによる新しいタイプの3D金屬プリンティングで、新たな基準(zhǔn)を打ち立てようとしています。この3D金屬プリンターは、KR IONTECファミリーのロボットと、ワークの仕様に合わせてロボットアームと同期して動く回転傾斜テーブルを組み合わせたものです。Meltioプリントヘッドの先端にある6つの溶接レーザーが、供給されたワイヤーをキャリア材料またはワークに正確に溶融します。完成したコンポーネントには、後処理を必要としないか、最小限の処理で済みます。システム開発者が協(xié)力することにより、ほぼ無限の設(shè)計の可能性とともに、材料の無駄を最小限に抑え、低い製造コストを?qū)g現(xiàn)します。この技術(shù)は、ステンレス鋼、チタン、インコネル、構(gòu)造用鋼の材料特性を持つ工具、部品、自由形狀を作成します。専門家によると、銅の3Dプリンティングもまもなく可能になるとのことです。

これにより、バイオニックデザインや、軽量構(gòu)造やプロトタイプの構(gòu)築に使用されるような複雑な構(gòu)造の3Dプリンティングも可能になります。中小企業(yè)は、スペアパーツの迅速な生産と、エネルギーと材料の節(jié)約によって利益を得ることができます。KUKA.CNCのような革新的なソフトウェアソリューションの使用により、この技術(shù)は中小企業(yè)にとってさらに魅力的なものとなります。KUKA.CNCのおかげで、これまでCADソフトウェアやCAMシステムを使用して設(shè)計されていた構(gòu)造を、CADファイルをKUKAロボット言語 (KRL) に変換することなく、直接実行することができます。

オートメーションサービスプロバイダーのHS Automationは、バーデン＝ヴュルテンベルク州のフェーリンゲンに拠點を置き、2017年からKUKAと提攜しています。

KUKAロボットによる金屬3Dプリンティングはどのように機(jī)能しますか？

金屬の積層造形の分野では、絶え間なくイノベーションが生み出されています。その目的は、バッチサイズ1からコスト効率よく生産し、材料消費量を削減し、さらに後処理時間を最小限に抑えることです。オートメーションのエキスパートであるHS Automationは、3Dレーザー溶接セルにより、金屬産業(yè)における現(xiàn)代の生産に求められるこれらの要件を満たしています。3Dプリンターは、ワークキャリア上に層ごとに溶接します。?

積層造形技術(shù)は、ロボットと傾斜テーブルによる空間移動性から恩恵を受けます。

レーザー焼結(jié)とは対照的に、キャリアは下降せず、キャリアが搭載された回転傾斜テーブルと同期してロボットアームがレーザーを動かします。同じくKUKAが開発したDKP-400 V2は、プリントヘッドが常に適切な位置に新しい材料を溶著できるようにワークを位置決めします。事前に設(shè)計された3Dオブジェクトは、層ごとに成長していきます。従來の金屬3Dプリンティングで一般的であったサポート構(gòu)造が不要になり、他の3Dレーザープリンターや金屬レーザー焼結(jié)で問題となる粉末管理も不要になります。もう1つの違いは、製造される部品の寸法です。従來のアプリケーションでは、50x50 cm程度のサイズが限界でした。HS Automationの技術(shù)では、大型部品も製造できます。

3D金屬プリンティングのチャンスと可能性

絶対測定ロボットを使用することで、金屬プリンティングアプリケーションを既存の競合製品と區(qū)別する精度が保証されます。「ロボットソリューションによって、私たちは生産の可能性を大きく広げています」と、HS Automationのマネージングディレクター兼コマーシャルディレクター、ロルフ?シュタイディンガー氏は3D金屬プリンターの可能性について語っています。このプロセスにより、たとえば、入手できなくなったコンポーネントを社內(nèi)で生産できるため、スペアパーツの問題が解決されます。

従來通りの製造が不可能な部品であれば、この裝置の使用は避けられません。

ロルフ?シュタイディンガー、HS Automationマネージングディレクター

従來通りの製造が可能な部品であれば、このプロセスによりコストが削減され、生産性が4倍向上します。レーザー溶著は、完全な金屬ブロックからのフライス加工や旋盤加工に比べて、材料コストと後処理時間の両方を削減します。この場合、材料コストは最大98 %削減できる可能性があります。これらの強(qiáng)みは、工具製造、特殊なシステム構(gòu)築、またはプロトタイプの生産において特に有効です。風(fēng)力タービンなどの流れを最適化したコンポーネントの製造、テストおよび最適化が大幅にスピードアップします。

マネージングディレクター兼コマーシャルディレクターのロルフ?シュタイディンガー氏は、金屬3Dプリンティング技術(shù)に大きな可能性を見出しています。

金屬の積層造形のメリット

ロボット、傾斜テーブル、レーザープリント?ヘッドの革新的な組み合わせは、金屬3Dプリンティングの新しい基準(zhǔn)を打ち立てます。

最大限の設(shè)計自由度

金屬積層造形は、特に複雑な構(gòu)造や二重壁の造形物が必要な場合に役立ちます。
最適な微細(xì)構(gòu)造

3D金屬プリンターは、肉厚2 mmの造形物を造形します。また、金屬または合金のソリッドワークも製造できます。
コスト効率と持続可能性

このプロセスは、従來の生産に比べ4倍の生産性と90 %のコスト削減を?qū)g現(xiàn)しています。
材料の効率的使用

金屬廃棄物は、フライス加工に比べて大幅に削減されます。3Dプリンティングは、サポート構(gòu)造や金屬粉末なしで機(jī)能します。

3D金屬プリンティングに使用されるロボットは、5×4×4 mのレーザーセル內(nèi)で作業(yè)します。

未來の産業(yè)のための3D金屬プリンティング：Eモビリティと醫(yī)療技術(shù)

ロボットガイドによるレーザー溶著の精度は、金屬プリンティングという身近なアプリケーションを新たなレベルに引き上げます。たとえば、ロボットシステムは、內(nèi)部冷卻チャネルを持つコンポーネントなどの二重壁の造形物を製造することができます。200 Wレーザーを6基搭載したプリントヘッドは、単一材料の印刷に加えて、1つの印刷部分で2つの異なる金屬材料を加工します。

「「ほとんどすべての材料を加工できます：ステンレス鋼、チタン、工具鋼、ニッケル合金などです。當(dāng)社のレーザーパートナーであるMeltio社は現(xiàn)在、銅のプリントに取り組んでいます。つまり、e-モビリティプロジェクトでの利用も射程圏內(nèi)です。」とマーク?シュタイディンガー氏は予測します。

従業(yè)員のルーカス?ニル氏と金屬3Dプリンティングの品質(zhì)をチェックするマネージングディレクターのマーク?シュタイディンガー氏(左)。

プロジェクトの技術(shù)管理を擔(dān)當(dāng)するHS Automationのマネージングディレクターは、主にスペアパーツの生産、シリーズの開発、醫(yī)療技術(shù)に応用できると考えています。プロトタイプの構(gòu)築では、ユーザーは印刷パラメーターを完全にフレキシブルに調(diào)整できるメリットがあります。將來的には、チタン製の人工膝関節(jié)やその他の醫(yī)療用インプラントが、3D金屬プリンティングによって患者に合わせてカスタマイズされるようになるでしょう。

相乗効果の活用：HS Automationは、2017年からKUKAのシステムパートナーです

約20人の従業(yè)員を擁するHS Automationは、オートメーションを他の中小企業(yè) (SME) にも生産的に利用できるようにするという目標(biāo)を追求しています。ロルフ?シュタイディンガー氏は、同社をより効率的で持続可能なドイツの中堅企業(yè)のパートナーとみなしています。「私たちは24年間、自動化生産で一部の顧客をサポートしてきました。私たちは、常に未來に向けた最先端のソリューションを開発しています」。

2017年から実施されているKUKAシステムパートナーシップの一環(huán)として、両社はソリューション志向で収益性の高い方法で互いの強(qiáng)みを活用しています。実踐的な課題への直接アクセス、業(yè)界固有の専門知識、KUKA Robotic Republicのツール、豊富なアプリケーション経験などです。HS Automationのエキスパートは、機(jī)械のローディング、寸法送り、切斷から自動化された鋸切斷、ネジ締め、釘打ちまで、完全な生産ラインを設(shè)計および構(gòu)築します。しかし、スポット溶接セルのような個別プロジェクトも実現(xiàn)しています。HS Automationでは、試運転の前にKUKA.SimなどのKUKA製品を使用して、プロジェクトの成功を確実なものにしています。エキスパートはKUKA.Simを使用して、部屋の寸法、移動半徑、システムの安全エリアを事前に計畫します。