HPグローバルメタルヘッド、ティム・ウェバー博士インタビュー：ゲームチェンジャー「HP Metal Jet」技術を語る

HPは3Dプリンティングの先駆者として、2016年のMulti Jet Fusion発表で業界のマイルストーンを打ち立ててきました。このブレークスルーは、ポリマーから高ボリューム・生産グレード部品を製造する扉を開きました。そして2年後、HPはそのビジョンをHP Metal Jetで拡張。完成金属コンポーネントの大量生産向けに設計された新たな3Dプリンティングソリューションです。

HPの3Dプリンティング担当グローバルメタルヘッド、ティム・ウェバー博士に、同社の金属戦略がいかに大規模製造変革の広範な目標に適合するかを伺いました。

12兆ドル産業の破壊

「プラスチック分野に参入して2年、私たちの焦点は顧客への真の価値提供にあります」とウェバー氏。「今日、ほとんどの3Dプリンティングユースケースはプロトタイピングとニッチ生産に留まっています。ハードウェア、材料、ソフトウェアを合わせても市場は約100億ドル。これは12兆ドルのグローバル製造セクターのほんの一部に過ぎません。」

HPの野心は、金属セグメントを含めこの状況を一変させること。そのためにはまず3つの主要課題に取り組む必要があります：

1. 大量生産向けの信頼性。 「システムは日常的な製造環境に耐え、一貫してエンドユース部品として合格するパーツを生産しなければなりません。」

2. コスト効率の良い材料。 「材料価格は依然として主要な障壁です。全体的な材料コストを削減し、利用可能な数千の金属合金からの選択を合理化する必要があります。」

3. オープン材料プラットフォーム。 「プラスチックと金属を統一するオープン材料フレームワークを立ち上げ、顧客が適切な原料を選びやすくしました。」

出発点：HP Multi Jet Fusion

HP Metal Jetの前身として、同社はMulti Jet Fusion（MJF）ラインを先駆けました。プラスチック粉末を広げ、融着剤を噴射し、赤外線エネルギーで層ごとに溶融させるバインダー・ジェットプロセスです。HPのMJFポートフォリオには4200と4210モデル、小型カラー印刷のJet Fusion 500/300シリーズが含まれます。

米国の顧客Forecast 3Dは現在、24台のプリンターを24/7で稼働し、数百万個の部品を生産。プロトタイピングから生産への移行を実証しています。

「プラスチックで生産への飛躍を遂げています」とウェバー氏。「目標はアディティブ・マニュファクチャリングを民主化し、これまでプロトタイピングしかできなかったユーザーが、同じ技術でそのまま製造へ進めるようにすることです。」

プラスチックから金属へ

「3Dプリンターメーカーは、他のアディティブソリューションだけでなく、精密鋳造、金属粉末射出成形（MIM）、NC加工といった従来手法とも競争できる優れた経済性を提供しなければなりません。」

HPのMJFプラットフォームがMetal Jetの基盤となり、バインダー・ジェット概念を金属粉末向けに適応させました。Metal Jetは、競合するバインダー・レーザー焼結システムの最大50倍の生産性を達成し、ASTM規格を満たす等方性部品を生産します。

「コアMJFハードウェアを再設計し、プラスチックではなく金属粉末に対応させました」とウェバー氏は説明します。「融着剤の代わりに、HPラテックスインク技術由来の結合剤を噴射します。バインダーの重量比（<1%）により、高温バインダー焼却が不要になり、サイクルタイムとコストを削減します。」

30年以上にわたるHPのサーマルインクジェット印刷の専門知識が、この画期的バインダーを支え、強固なグリーンパーツと効率的な焼結を確保しています。

最初に、広く使用される工業合金である316Lステンレス鋼でシステムを立ち上げました。「エンドツーエンドで1材料をマスターし、堅牢なプロセス制御を確立し、厳しい公差を満たすことに注力しました」とウェバー氏。「今後は低炭素ステンレス鋼や合金ステンレス鋼への展開を計画しています。」

戦略的パートナーシップの力

HPのMetal Jetデビューは、主要セクターでの採用を加速する戦略的アライアンスを伴います。

GKN Powder Metallurgy（日産1,300万個生産の世界的リーダー）がHPと提携。この協業で、VolkswagenやポンプメーカーWiloといった大手自動車クライアントを獲得済み。Volkswagenの複数年戦略では、Metal Jetを生産チェーンに統合し、キーリングやネームプレートのような大量カスタマイズ可能コンポーネントの迅速なプロトタイピングと、ギアシフトノブやミラーマウントのような高性能機能部品の両方を実現。EVが量産段階に入る中、HP Metal Jetは軽量・安全認証済み金属部品をサポートする態勢にあります。

Parmatechは40年のMIM専門知識を持ち、医療業界にフォーカス。HPはMetal Jet生産サービスをParmatechサイトに組み込み、医療機器メーカーが設計をテストし、量産向けに認定できるようにすることを目指しています。

「HPはプリントに優れていますが、業界向け金属部品製造のノウハウを持つ専門家と提携しています」とウェバー氏。「GKNとParmatechを通じ、自動車、医療、産業市場へカスタマイズされたMetal Jetサービスを提供できます。」

未来への展望

今後5年を問われ、ウェバー氏は分散型製造へのシフトを強調しました。

「分散型製造が鍵となる新たな産業革命の瀬戸際にいます。3Dプリンティングがプロトタイピングから本格製造へ移行するにつれ、業界は急速な採用を経験するでしょう。」

HPは2019年初頭にMetal Jet Production Serviceを開始し、顧客が設計をアップロード、テスト、量産向けに認定できるようにする予定。商用システムは2020年に一般リリースされ、価格は399,000ドル未満を予定しています。

詳細は HP Metal Jet をご覧ください。