専門家インタビュー：金属積層造形の可能性を実現するためのMELD ManufacturingCEOのNanciHardwick

MELD Manufacturing Corporationは、金属を溶かさずに3Dプリントできる革新的な新技術を開拓しています。 MELDが2018年春に子会社としてスピンアウトする前は、10年以上にわたって、このテクノロジーはテクノロジー企業であるAeroprobeと共同で開発されていました。

MELD Manufacturingは、2018年4月に大規模なB8マシンを導入して、金属3D印刷市場に参入しました。典型的な粉末床金属3D印刷プロセスに挑戦し、B8は摩擦に基づくソリッドステート製造プロセスを使用します溶接をかき混ぜます。摩擦と圧力を使用して、溶融せずに金属を結合すると、MELDテクノロジーに固有の多くの利点が生まれます。

今週は、MELDManufacturingのCEOであるNanciHardwickと話をし、MELDが他の金属AMプロセスと何が違うのか、そしてこの技術が将来の製造で果たす役割について話し合います。

MELDマニュファクチャリングの背後にあるビジョンは何ですか？

MELD Manufacturingは、昨年立ち上げられた女性経営の中小企業で、米国バージニア州にあります。

私たちは立ち上げ以来忙しく、昨年は多くの素晴らしい評価を受け、2018年はR＆D100賞を受賞しました。これは、100を選択するだけで、すべての業界と国で最も革新的な新製品を認める国際的な競争です。

私たちの使命は、製造業に革命を起こし、現在不可能なことを可能にすることです。 。 MELDでは、積層造形のアプリケーションは他のAM企業よりも少し広いです。それは幅広い用途を含み、材料自体から始まり、部品を付加的に製造する能力を経て、すでに作成されたものを修復できることによってより大きな価値を提供し続けます。

私たちは感じています今日でもAM製品と設計には制限がありますが、MELDは、最初から始めて、最適なパフォーマンスを実現するように真に設計された製品を作成する機会を提供できます。

MELDテクノロジーがどのように機能するか説明できますか？

私たちの技術は非常にユニークです。 MELDの基本的な属性は、ソリッドステートプロセスであるということです。ほとんどの金属添加剤または従来のプロセスでは、金属を溶かす必要があります。ただし、溶融せずに金属を処理する可能性は、いくつかのエキサイティングな利点を生み出します。

MELDの背後にある技術はかなり単純であり、その最大の利点の1つです。

私たちは、材料を通過させる中空のツールを持っています。このプロセスでは、粉末、フレークチップ、ソリッドバーなど、さまざまな形態の多種多様な材料に対応できます。

材料が何であれ、回転ツールに入ります。そこでは、極度の圧力と摩擦が作用して、追加する材料だけでなく、堆積する材料も塑性変形します。

両方が塑性変形の状態にあるとき、文字通り2つを一緒にかき混ぜることができます。この方法論を考える最も簡単な方法は、付加的な摩擦攪拌プロセスです。

攪拌動作により、個々の材料の粒子が破壊され、洗練された粒子構造が作成されます。これにより、腐食や耐衝撃疲労性。

このプロセスにより、追加されるものと追加されるものの間の優れた結合が可能になります。これにより、ユーザーは新しい部品を製造するだけでなく、既存の部品を修理、コーティング、または機能を追加することもできます。

このプロセスは、使用している材料の溶融温度よりも低い温度で行われるため、非常に柔軟です。その結果、溶接不可能な金属や核融合ベースのプロセスでは利用できない材料など、さまざまな材料を処理できます。

粉末、チップなど、さまざまな形状の材料を処理できます。とソリッドロッドまたはワイヤー。添加剤の世界で非常にユニークな材料投入に関して、MELDマシンの仕様や要件はありません。実際、AM機器の他のメーカーの中には、原材料の要件に厳しい公差があるため、ユーザーに原材料の購入を要求するものもあります。

MELDは、オープン雰囲気の積層造形プロセスです。ほとんどの金属添加剤装置は、その周りにいくつかの容器があります。この容器は、真空を作り出すため、または酸素を排出してアルゴンのような非酸素ガスを取り込むために使用されます。 MELDのようなプロセスでは、金属を溶かしていないときは、他のプロセスのように、必ずしも酸素の取り込みについて心配する必要はありません。これはまた、より経済的で、より安全で、より環境に優しい添加剤プロセスをもたらします。

さらに、オープンな雰囲気は非常にスケーラブルなプロセスを可能にします。密閉された雰囲気の3Dプリンターでは、より大きな部品を作りたい場合は、プロセスを操作するためのより大きなコンテナーを見つける必要があります。しかし、MELDではそうではありません。現在、添加剤として検討されているアプリケーションのいくつかは、特に船、宇宙船、修理用の橋など、非常に大規模なものです。 MELDはオープンな雰囲気のプロセスであるため、このようなアプリケーションで多くの自由を得ることができます。

メリットのリストを続けると、レーザーを使用しないため、当社のテクノロジーは非常に低電力です。材料の堆積速度は非常に高く、堆積される材料はすでに完全に緻密であるため、完成部品は後処理をほとんど必要としません。つまり、熱間静水圧プレス（HIP）や焼結など、最終部品に到達するための2番目のステップは必要ありません。

この技術は他の金属AM法とどのように比較されますか？

すべてのプロセスに機会と最良のユースケースがあります。 1つのプロセスですべてのニーズを満たすことはできません。そのため、各プロセスの固有の属性を理解することが重要です。 MELDの場合、他の金属3Dテクノロジーと比較した場合の独自の属性は、ソリッドステートであるということです。

非常に大きな部品をスケーリング、構築、または修復できるのは、私たちだけです。もう1つの独自の機能は、既存の部品を機械に配置してから、非常に軽量な材料に耐摩耗性コーティングを施す場合でも、摩耗を修復するために材料を追加する場合でも、材料を追加できることです。表面。

これが低熱プロセスであるという事実は、残留応力が少ないことを意味し、歪みが減少します。 MELDは、歪みのない非常に薄いプレートにかなりの量の材料を置くことができます。これにより、MELDは自動車および航空宇宙産業にとって非常に興味深いものになります。

航空機の胴体パネルを製造していると想像してください。従来のアプローチでは、4インチの厚さのアルミニウム板を取り、材料の80％を機械加工して、最小の重量で最大の構造強度と性能を備えたリブ補強材のウェブを備えた薄い板を作成します。 MELDプロセスでは、非常に薄いプレートから始めて、プレートを破壊する可能性のある残留応力を発生させることなく、リブ補強材を追加できます。

MELDテクノロジーのもう1つの差別化要因は、最も幅広い材料をサポートすることですが、1つまたは2つまたは3つの材料しか受け入れないAMマシンもあります。

戻ってきます私たちが実際に向かっているところに、私たちは実際に素材を作成する機会も提供します。 MELDマシンを使用すると、独自の合金および金属マトリックス複合材料をその場で作成できます。

プロトタイピングの観点から、一般的な積層造形の価値提案について考えると、企業は部品の新しい形状を非常に迅速に評価する機会が得られます。 MELDは、新素材の評価に同じ価値提案を提供します。当社の技術のユーザーは、合金のレシピを調整してから、新しい合金の最適化の取り組みをサポートするためのテストを実施できます。私にとって、これはテクノロジーが提供する最もエキサイティングな機会の1つです。

さらに、MELDは材料をリサイクルするために実証された唯一のテクノロジーです。たとえば、機械工場からマシンチップを取り出し、MELDマシンで部品を製造することができます。これは、このプロセスがいかに環境に優しく、環境に優しいかという点で大きな差別化要因です。

最後に、これらの利点のいくつかを組み合わせると、低電力で、ガスを放出せず、非常に使いやすくなります。これらの属性を組み合わせることで、MELDは携帯性の点で非常に魅力的なプロセスになります。これは、戦場に付加的な機能をもたらしたい米陸軍のような組織にとって興味深いものです。現場に非常に大きな設備を持っている発電会社も、添加剤を使用してダウンタイムを最小限に抑え、必要なときに修理を行うことでメリットが得られます。

金属3D印刷が、あなたが言及した業界にとって非常に魅力的な理由は何ですか？

これまでのところ、積層造形、特にMELDテクノロジーの恩恵を受けられない業界はまだ見つかりません。添加剤には、材料と産業用途の観点から提供できるものがたくさんあります。金属は、真のカスタマイズに向けた全体的な道のりのほんの小さな一歩です。

効率、コスト削減、パフォーマンスの向上、修理、全体的な投資の削減、交換の能力、ロジスティクスのテールの最小化-これらすべてAMによってもたらされる利点は、私が遭遇したすべての業界で利用できます。

特に金属は、あらゆる産業で使用されています。私たちは金属である既製品について考える傾向があります。しかし、真実は、製品の製造に金属を使用しないメーカーは存在しないということです。これは、あらゆる製品のメーカーがAMの恩恵を受ける可能性があることを意味します。

アディティブマニュファクチャリングの現状をどのように説明しますか。また、今後5年間で景観がどのように進化していくと思いますか。

私たちはまだ新しい時代の幕開けです。今、人々はインダストリー4.0について話します。私たちが向かっているのは5.0だと思います。

短期的には、主に製品製造の最終段階に焦点を当てています。既存の製品と、それをより少ない時間、コスト、重量、より少ないステップで製造する方法について考えます。

程度は低いですが、その前の段階に焦点が当てられており、パーツ全体でさまざまなパフォーマンス要件を検討および定義しています。本当の進化は、材料の選択、設計、性能の要件を検討している段階にあると思います。たとえば、ある領域では耐性があり、別の領域では延性が高い部品が必要になる場合があります。

これらすべての要件と変数を製品の概念から検討すると、製品の各側面を同時に評価および最適化するというこの相乗的な取り組みだけで、次のすべての可能性を実現できます。アディティブマニュファクチャリング。

テクノロジーの採用を加速するためにAM業界が克服する必要のある最大の課題は何だと思いますか？

私が目にする一般的な課題は、社内の専門知識と能力の欠如です。非常に幅広い企業と話し合うことで、多くの場合、積層造形の作成の責任は、主要な責任ではなく、追加の責任を負う人物にあります。

積層造形の採用をより迅速に進めるため、企業は内部チャンピオンにリソースを割り当てる必要があります。

会社の規模と、AMに関して会社が持っている専門知識のレベルとの間に相関関係はありますか？

いいえ、かなり異なります。中小企業は、はるかに迅速に行動し、意思決定をはるかに迅速に行うことができるため、添加剤がもたらす競争上の優位性を最大限に追求することを決定する場合があります。

場合によっては、必ずしもリソースほどではありません。変化率を最大化する能力。そして、特にあなたがすでに物事を行うための決まった方法を持っているならば、変化は難しいです。それを変更したり適応させたりすることは常に挑戦です。

金属3D印刷の採用を検討しているが、どこから始めればよいかわからない企業にどのようなアドバイスをしますか？

3D印刷技術を評価するためのフレームワークを構築するための簡単な基準がいくつかあります。これらには、製品サイズ、製品材料、および潜在的な部品の性能基準が含まれます。

すべての付加的なプロセスには、特定のタスクに対する長所と短所があります。次に注意が必要なのは、特定の材料仕様と性能要件を備えた既存の部品を調べ、その部品をより良く、より速く、またはより安くする方法を考えることです。

アディティブテクノロジーのすべての機能を習得したら、改善方法についてのアイデアをすばやく解き放ちます。この元の基準リストは、開始する場所として役立ちます。また、添加剤への関心を高めているものが何であれ、それは教育と添加剤が可能にするものに精通することで成長することを理解することは役に立ちます。

MELD Manufacturingの将来はどのようになりますか？

私は、Industry 5.0であると私が信じているもの、つまり今日でも分離されている機能の統合に向けて推進します。マテリアルデザインと製品デザインを統合し、パーツのバリエーションとカスタマイズを可能にすると、何が可能になるかを引き続き示します。

パーツ自体のカスタマイズとバリエーションのこのアイデアは、次に進む場所であり、これには、材料科学、材料設計、機械および電気工学を結合する必要があります。 MELDは、特にそれらをまとめるのに役立ちます。アディティブマニュファクチャリングは、単なる部品製造のアイデアを超えて、耐摩耗性または耐弾道性コーティングを追加したり、部品をカスタマイズ、強化、または修理する機能を追加したりできるように推進していきます。私たちの前にはまだたくさんの機会があります。

今年は、別の機器マシンプラットフォームを立ち上げて、インチではなく立方フィートで測定されるビルドスペースが大幅に大きいラインに追加します。

さらに、 2019年には、オペレーター向けの認定コースが提供されます。リサーチコンソーシアムを立ち上げてから、明らかにかなりの数のイベントに参加し、講演や展示を行います。

最後に、3D印刷スペースに女性を増やすことに関して、何か進展が見られますか？

それは素晴らしい質問です。私は最近、VolvoTrucksが主催するWomeninManufacturingイベントで講演しました。男性も女性も参加した素晴らしいイベントでした。私が大好きだったのは、私たちの旅と、誰もが自分のいる場所にたどり着くまでの曲がりくねった道について話し合うパネルに参加したことです。

私がそれから取り除いたことの1つは、女性は勇敢で、有能で、勇気があるということでした。彼らはお互いを持ち上げることができ、彼らが行くところに到達するために直線をとったり、犠牲を払ったりする必要はありません。

私にとって、まったく新しいテクノロジーに参加できることは非常にエキサイティングです。これは本当に私たちの生涯における革命であり、今日の人々が実際に明確に表現できない変化が見られます。参加するのは素晴らしいことだと思います。誰でも何でもできることを示してくれることを願っています。彼らはただチャンスをつかむことをいとわない必要があります。

MELD Manufacturingの詳細については、meldmanufacturing.comにアクセスしてください