CNC加工：グリーンエネルギー分野のイノベーションを牽引

エネルギー分野は現代社会の生命線であり、すべてのデバイスと産業を絶え間なく動かしています。その結果、この継続的かつ警戒を要するエネルギー生産には、石油・ガス業界の油圧バルブから太陽電池、風力タービン部品まで、あらゆる種類の先進装置が必要です。CNCはこれらの複雑なデバイスの創造において不可欠でした。

航空宇宙と自動車に次いで、エネルギー生産はCNC加工の最大用途の一つです。しかし、エネルギー業界は転換点にあり、従来型エネルギー源と並行してより新しいグリーンな電力形態の余地を作るか、あるいは（より急進的に）石油・ガスを完全に放棄して再生可能エネルギーに移行するかが問われています。再生可能エネルギー部門は2007年から2017年まで毎年5%成長し、更なるイニシアチブと高まるグローバルな支援もあります。

一般的に、CNC部品と先進加工は発電ツールと部品の品質と効率を向上させます。この記事では、CNCがこのシフトにおいて果たす重要な役割のいくつかを見ていきます。

風力発電

風力エネルギー生産には、巨大な応力に耐えながら精度を維持できる耐久性のある長寿命部品が必要です。メーカーは、最小限の摩耗で風圧を処理できる精密なブレードを製造しなければなりません。金属とカーボンファイバー加工は、ブレード製造だけでなく、角度を調整する巨大ベアリングなどの部品でも不可欠でした。CNCの使用により、風力タービンの調整機構にある巨大ベアリングを、通常は小さな部品に限られる精度で製造できます。これらは移動性が性能に深刻な影響を与える巨大部品であるため、（航空機エンジンブレードと同様に）極めて高い精度が必要です。

一般的に、多目的旋盤がギア、ギアボックスハウジング、ローターに使用されます。平均的な風力タービンのサイズを考慮すると、大型重機が必要で、ギアホイール製造の約90%が金属切削を伴います。現在、これはホブやディスクカッターを用いたギアフライス加工が主流です。同様に、CNCドリルマシンは様々なエネルギーシステムのチューブシェル熱交換器の穴あけによく使用されます。

風力タービンと風車では、強化炭素繊維プラスチックやガラス繊維材料を加工するCNCマシンが必要です。材料面では、中空コアのガラス繊維、アルミニウム、軽量木材もローターブレードに使用できます。ほとんどのローターブレードのブレードプロファイルは飛行機にかなり似ているため、これらのマシンにはかなりの高精度が要求されます。

太陽光発電

太陽光パネル自体以外にも、フレーム、バックレール、キャリアレールなど、精密製造が必要な様々な部品があります。フライス盤とドリルマシンはこのようなプロジェクトに最適で、多くの企業が自社のCNCマシンを太陽光パネル部品専用として販売しています。大規模な太陽光パネル生産ラインでも、切削と穴あけなど複数のCNCプロセスに加え、オペレーターが同時に作業する複数の非CNCプロセスが組み込まれています。

生産ラインが巨大で派手になりがちなため、ファナックのような企業が、より柔軟に形状を扱え、ワークスペースのエコノミーを実現する多目的ロボットアームを提供しています。同様に、Beam cutのような企業は、プロセスを簡素化し、単一オペレーターで運用できる太陽光パネル製造に特化したソフトウェアを提供しています。これはCNCがスペースと労働力の利用を解放する方法の一つです。

太陽光パネルメーカーは、フレームとハウジングに旋削センターとワイヤーカッターを非常によく使用します。プラズマとファイバーレーザー切断機はしばしば太陽光パネル製造に特化し、様々なレーザーがパネル自体の分割に使用されます。同様に、プロトラブスのような企業はCNC加工と3Dプリントのミックスを取り入れて太陽光パネルを製造しています。これはハイブリッド製造が太陽光発電業界内に余地があることを示唆しています。

水力発電

水力タービンと発電機は単なる巨大機械ではありません。圧力と水害に耐え、それらと同じ特性を持つ金属で構成される必要があり、しばしば炭素鋼とステンレス鋼部品を利用します。世界中の企業がCNC技術を用いて、シンプルなシャフトとブッシングから水力タービンハウジング、インペラ、カバーまであらゆるコンポーネントを製造しています。

これは通常の旋削、ラインボーリング、フライス加工が含まれますが、プラントのニーズに応じてしばしば大規模で行われます。参考までに、北米のCanyon Hydroは、直径16フィート（約4.9m）、重量25トンまでのペルトンとフランシス水力タービンを製造できる7軸CNCフライス盤を使用しています。このCNCマシンは、タービンの微細な（しかし潜在的に影響大の）不完全さを修正します。これは彼らの製造センターにある多数のマシンの一つに過ぎません。さらに大規模では、フォイト・ハイドロのヨーク施設では、直径42フィート（12.80m）超、重量350トン（317.5トン）超のワークピースを加工しています。

タービン以外にも、CNCフライス加工とその他の加工技術は、ダムと水力発電所のゲート開発に使用されます。特定のケースでは、様々なCNCマシンの成長により、こうした部品の生産を遠方の工場から持ち込むのではなく、現場で行えるようになりました。

全体として、グリーンエネルギーの世界はCNC加工と現代技術から多大な恩恵を受けています。その能力の表面をかすめたに過ぎませんが、すでにこれほど多くの応用、利点、ユースケースがあります。