CNC加工が変革する軍事・防衛生産

主要な製造収益源として、防衛・軍事産業は非常に柔軟でコスト効率が良く、信頼性の高い技術に依存しています。世界の防衛費は2019-2023年にかけて約3%のCAGRで成長し、2023年までに2.1兆米ドルに達すると予測されており、ワークフローの様々な分野で最新加工ソリューションに多額の投資を行っています。

軍事装備の一般的要件は多岐にわたりますが、いくつかの共通点があります。概して軍用装備は頑強で剛性が高く、過酷な地形でも良好に機能する必要があります。大型装置の多くは金属製で金属部品を必要としますが、医療用品（軍当局、FDA、または地域に応じた政府規制の承認が必要）の場面もあります。

防衛用途は通信、医療、航空宇宙など他産業と重なることが多く、これら産業固有の加工設備も使用されます。工作機械は大型で、合金や硬く耐久性のある金属の加工能力が求められることが多々あります。

防衛産業がCNCマシンをどう活用し、独自の価値をどう生み出しているか、その一部を紹介します。

航空宇宙用途

CNC製造技術の主要ユーザーの一つがロッキード・マーティンです。同社は防衛製造最大手の一つであるだけでなく、ボeingとエアバスに次ぐ世界第3位の航空宇宙企業でもあります。しかし他社とはやや異なるニーズを持ち、防衛に重点を置いています。ここで精密加工技術が、主要部品精度、プロセス信頼性、コスト削減を提供します。

CNCマシンは創成期から軍事用途で使用されてきましたが、現代のフライス盤とドリルは、他のほとんどの製造技術では真似できない独自の価値を提供します。精度のみでも、はるかに革新的な軍事用途を可能にします。例えばF-35の複合材外皮は、レーダーに映るミスマッチを回避するレベルの厳しい公差でフライス加工・穴あけされています。

F-35の場合、オーバーヘッドガントリー付き五軸フライス盤を使用し、航空機複合材外皮の精密加工に十分なパワーを確保しています。複雑な炭素繊維強化プラスチック部品と、製造中に部品を保持するアルミニウム真空治具も管理します。1台のマシンだけで、航空機の全セクションと製造プロセス自体の多数の部品タイプを穴あけ加工します。

同様にノースロップ・グラマンも、目標達成にCNCマシンが最適だと判断した航空宇宙防衛請負業者です。世界的製造コングロマリットのシーメンスと長期パートナーシップを結び、自社用新技術開発に多額投資しています。ノースロップ・グラマンの研究によれば、防衛用途向けCNCマシンに求められる主要カテゴリーは、堅牢な機械設計、工作機械再現性、工作機械応答性、環境温度安定性、安定した機械基礎です。

ノースロップ・グラマンのホーソーン工場では、調整可能なCNC治具を備えた2基のガントリー型5軸シンシナティ垂直CNCルーターを使用し、硬質工具の製作とセットアップコストをバイパスしています。新型POGO汎用保持治具（UHF）の3つの調整可能ベッドにより、100種類以上の胴体外皮部品のトリミングと穴あけ作業でセットアップ時間を約3分の2短縮。これらシステムは作業高速化の不可欠な要素となり、アーセナル内のNCマシンと連携して稼働しています。

ジェネラル・アトミックスも（他多くの技術と共に）航空機開発におけるCNC加工の熱心な支持者です。プレデター機での取り組みが好例です。カリフォルニア州ランチョベルナルド南部の製造施設でハンドレイアップされたオールコンポジット機で、主にカーボン/エポキシプレプレグを使用、オートクレーブで硬化。プレプレグ材料はコンピュータ制御切断・キッティングマシンで切断、コア切断は5軸CNC切断マシンで実施しています。

兵器開発

4軸CNCマシンは湾岸戦争の頃からトマホークミサイル開発に使用されてきました。この傾向は技術進歩と共に深まり、大型ワークスペースと容量を持つ多軸マシンが、ミサイルの外皮を1ワークフローで製造できるようになりました。精度に加え、このようなシステムには大トルクが必要で、よりタフな材料をフライス加工できるようにするためです。言うまでもなく、トマホークのようなミサイルは大型重負荷システムを必要とし、船舶輸送や潜水艦環境にも耐えられる強力な材料で作られる必要があります。

これらを開発するため、レイセオンはファナック6軸ロボットを使用しています。これにより単一部門が20フィートの巡航ミサイル全体を自力で製造でき、ロボットが重作業の大部分を担います。想像通り危険な作業なので、手作業を最小限に抑えることは同社にとって大きなメリットです。ロボットアセンブリは単に安価、高速、高精度なだけでなく、積極的に安全性も高めます。

ミサイルや車両用の小型コンポーネントは、多軸加工技術を用いて常に開発されています。例えばシコルスキーの施設では、ヘリコプター部品の旋回・固定スワッシュプレート、メイン・テールローターハブ、メインロータースリーブなどがCNCマシンで開発されています。

ハンマーH2のような車両でも、複数のコンポーネントがフライス加工されています。好例がフロントグリルで、アルミニウムと高公差鋼を使用。CNC加工の独自の利点により、これらはより迅速に製造・組み立て可能です。

検知システムとレーダー技術

検知システムと通信デバイスは防衛・軍事施設に常に必要です。そのためそれらの提供と維持は、常に最新製造技術の役割でした。ここでもCNC加工が軍事作戦ニーズの砦として優れる分野です。

レドームとレーダー皿の開発には、極めて手間のかかる形状と微細な仕上げが必要です。これは兵器検知システムに必要な微細な信号を捕捉するためです。つまりCNC加工部品は、あらゆる面で滑らかかつ精密に曲面加工されている必要があります。

これら検知システムとは別に、それらのケーシングも加工・フライス加工されます。高耐久性が特に必要で、高速走行する軍用車両の一部となったり、高度な摩耗に耐えたりするためです。レーダーは複数の金属と合金で構成されるため、これらを扱うCNCマシンには相応の汎用性が求められます。