金属積層造形:マルチタスクの最新トレンド

WFL Millturns 用のレーザー被覆ヘッドを直接取り付ける機械の B 軸スピンドルに挿入します。写真提供:WFL Millturn Technologies.

3D コンポーネントをレイヤーごとに構築する技術であるアディティブ マニュファクチャリング (AM) は進化を続けています。かつては主にプラスチック部品のプロトタイプ作成に使用されていたツールでしたが、金属部品印刷の出現により、製造設計と生産の世界により大きな影響を与え始めています。要するに、この技術には、従来の機械加工装置 (射出成形金型内のコンフォーマル冷却チャネルなど) では不可能ではないにしても困難な、複雑で輪郭のある設計を作成できるという利点があります。ジェネレーティブ デザインなどの概念を適用することで、構造の完全性を維持 (または強化) しながら、部品の設計を改良して軽量化することもできます。

とはいえ、AM は機械加工を補完する技術ですが、機械加工に取って代わるものではありません。興味深いことに、この点を強調する明確な方法は、サブトラクティブ装置プラットフォームにアディティブを追加する工作機械メーカーの数が増えていることに注目することです。

ほぼすべての AM ビルド パーツには、何らかの後処理操作が必要です。これには、フライス加工、穴あけ加工、タッピング加工、旋削加工、および研削または研磨が必要になる場合があります。 1 つのプラットフォームでアディティブとサブトラクティブを組み合わせることで、仕掛品を排除できるだけでなく、アディティブ成長部品を完成させるために必要な資本設備も削減できます。さらに、AM を使用して、小さな複雑な機能を大きな機械加工部品に追加することもできます。または、修理作業のために、摩耗した部品に材料を追加してから機械加工して OEM 仕様に戻すこともできます。

以下のビデオは、これらのタイプのアプリケーションを示しています。たとえば、レーザークラッディングなどの AM プロセスは、ターンミルや 5 軸加工機など、さまざまな加工プラットフォームに追加されています。付属のオンライン ビデオでは、前者の例を示しています。WFL M80X ミルターンでは、レーザー ヘッドが B 軸ミリング スピンドルに取り付けられ、非常に大きなコンポーネントに材料が追加されます。選択した機能のレーザー硬化も実行できます。

この Mazak Integrex i-400SAM の場合、アディティブを使用して長い送りねじ部品に機能を追加しています。AM レーザー蒸着ヘッド (このモデルではさまざまなビーム径で 3 つ利用可能) は、機械の B 軸ミリング スピンドルに取り付けられていません。 .代わりに、専用のピボット ユニットに取り付け、未使用のレーザー ヘッドをワークゾーンの外に保管します。これは、マシニング センターの自動ツールチェンジャー カルーセルに工具を入れるのと同じです。

別のビデオは、修理作業の例を示しています。その中で、5 軸の Tongtai AMH-630 は、マシンのミリング スピンドルに適合する AM レーザー クラッディング ヘッドを使用して、インコネル 718 材料をタービン ブレードの摩耗した先端に堆積させ、それを機械加工して、OEM が指定した輪郭形状を残します。

これらのハイブリッド アプリケーションのソフトウェアも、ハードウェアと同様に進化し続けています。これは、Mazak Variaxis J-600/5XAM ハイブリッド マシンで Autodesk Fusion 360 と PowerMill ソフトウェアを使用し、Seco Tools の超硬ソリッド ツールとセラミック ツールを使用してインコネル 625 ブリスクを製造する様子を示すビデオで実演されています。ブリスクを作成するために機械加工される材料の大きなビレットから始めるのではなく、ワークピースはハブから始まり、ブレードは追加的に成長し、形状とサイズに合わせて機械加工されます。

それでも、加算機能を備えたマルチタスク マシンをどのようにプログラムするのでしょうか?長いが有益なビデオでは、AM で作成され、その後 Siemens NX CAM を使用して仕上げ加工されたブレードを備えた回転部品のプログラミング プロセスを順を追って説明しています。

また、複雑な加工作業にとって非常に重要なオフライン シミュレーションについてはどうでしょうか。 CGTech の Vericut アディティブ モジュールは、同じ NC コードを使用して、ハイブリッド マシンのアディティブおよび従来の機械加工 (フライス加工または旋削) 機能の両方をシミュレートします。レーザーのパラメーターを読み取り、レーザーのワット数を制御し、各ジョブと材料の種類に固有のキャリア ガスと金属粉末の流れを読み取り、別のビデオで説明されているように、印刷中に機械とアディティブ パーツ間の衝突の可能性を検出します。

もちろん、AM ヘッドを他のさまざまなタイプのマシン プラットフォームに追加する機会もあります。たとえば、3D ハイブリッド ソリューションは、粉末スプレーのレーザー溶融、ワイヤ供給のアーク溶融、金属粉末の高速コールド スプレーなど、さまざまな堆積方法による金属 3D プリント用のアドオン ヘッドを提供できます。この記事で説明されているように、このアイデアは米海兵隊の承認を得ているようです。

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