工程集約を実現するAM(金属積層造形)技術

AM(Additive Manufacturing)は、材料を積層して形をつくる革新的な製造技術です。従来の「削る」加工や「型に流す」成形とは異なり、必要な箇所に必要な量だけ材料を積み重ねることで、これまで不可能だった形状加工を具現化します。これにより、製品設計の自由度が大きく広がり、軽量化や機能統合など、モノづくりの新たな可能性を切り拓きます。

[金属積層造形技術のメリット]
  • 複雑な形状を一体造形でき、組立工数を大幅に削減
  • 仕上げ代を最小限に抑え、完成品に近い造形が可能
  • 金型レスで試作や設計変更に柔軟に対応
  • 必要な部分だけを積層することで、材料使用効率を最大化
  • 軽量化や機能統合など、従来工法を超えた設計自由度

高まる金属積層造形技術へのニーズ

近年、積層造形(AM)への関心が世界的に高まっています。その背景には、モノづくりの在り方を大きく変えるいくつもの要素があります。ひとつは、開発プロセスを大幅に短縮できることです。設計データをそのまま造形に反映できるため、試作や修正のサイクルを迅速に回すことができます。また、必要な場所で必要な量だけ生産できるという特長は、在庫管理の負担軽減や現地生産の実現につながり、従来のサプライチェーンを見直す契機にもなっています。さらに、材料の無駄を最小限に抑えられることや、エネルギーを効率的に使用できる点など、環境面での利点も見逃せません。こうした複数の価値が組み合わさることで、積層造形は新しい時代の製造業を支える重要な技術として位置づけられつつあります。

AM技術による開発の高速化と在庫・材料の効率化
  • |時間削減
  • |在庫管理の負担軽減
  • |材料の無駄の削減

レーザ式金属積層造形技術

レーザ式金属積層造形技術は、金属粉末をレーザで瞬時に溶融・凝固させる造形方式です。高精度かつ緻密な造形が可能で、複雑形状や薄肉・微細構造に適しています。また、母材表面にサブミリメートル厚の耐食・耐摩耗・耐熱層を、めっきや溶射に比べて高い密着性で形成できます。必要部分だけの肉盛りにも対応し、修復や改修にも有効な先進技術です。

1: 造形部 2: 熱影響部 3: レーザ 4: 金属粉末 5: 溶融池

ワイヤアーク式金属積層造形技術

ワイヤアーク式金属積層造形技術は、金属ワイヤをアーク放電によって溶融・積層する造形方式です。粉末に比べて扱いやすく、低コストで安定供給が可能です。造形速度が速いため、大型部品の造形や肉盛り補修に最適です。ハイブリッド複合加工機では、積層途中で切削を行うことで、各層の形状を整えながら造形を進めることができます。この工程により積層面の不純物や凹凸が取り除かれ、造形精度が大幅に向上します。最終的により忠実な形状再現と高品位な内部品質が得られます。レーザ式と比較して生産性と経済性に優れ、航空機や産業機械などの大型部品製造に広く用いられています。

1: 金属ワイヤ 2: 溶融ビード 3: 熱影響部 4: シールドガス 5: アーク 6: 溶融池

金属積層造形技術の多彩な活用シーン

AMは新規部品の製造だけでなく、既存部品の補修や表面機能付与にも活用できる柔軟な技術です。製造・補修・コーティングといった多様な用途に対応し、製造現場における生産性と付加価値を大きく高めます。

3D積層による部品製造

従来の切削加工や鋳造では困難な中空形状やトポロジーなど最適化された構造を、直接積層で実現。軽量化や機能統合による新しい設計思想を可能にします。

船舶用スクリュー
ロールダイカッタ(刃部)

摩耗・破損した部品の補修

摩耗や欠損した箇所に必要な分量だけを積層し、原寸形状に修復可能。部品を再利用できるため、コスト削減と資源有効活用を実現します。

鍛造型
破砕刃

硬度・耐摩耗性を高めるコーティング

母材表面に高硬度合金や耐摩耗性材を積層することで、部品寿命を大幅に延長。工具や金型など過酷な環境下で使用される部品に有効です。レーザのビーム径を制御することでコーティングの厚さや加工速度の調整が可能です。

カップリング
産業用ロール

異種金属の積層

異なる金属材料を積層することで、耐摩耗性や耐腐食性など複数の特性を付与。設計自由度を飛躍的に高め、従来工法では不可能だった複合材料部品を創出します。

プラント用バルブ弁
油圧ピストン摺動部

金属積層造形技術による工程集約の事例

AMコーティングによるめっきの代替

従来は表面硬化や耐摩耗性を目的にめっきを施し、その後研削で仕上げていました。AMでは表面に直接耐摩耗材を積層することで、めっきの代替加工が可能です。仕上げの鏡面研削と組み合わせることで、高耐久かつ高精度な表面処理を効率的に実現します。

プロセスリードタイム・CO2排出量を大幅削減

従来工程では12日かかっていたが、AM機の導入で1日に短縮。
リードタイム

91%削減

従来工程のCO2排出量、約50 kgをAM機の導入で約30 kgまで削減。
CO2排出

40%削減

ワイヤアーク式AMによる部品補修

溶接工による補修(肉盛り、仕上げ)における長時間の作業、品質のばらつき、機械加工との段取り替えの発生といった課題を解決。人材不足・技術継承の課題に対するソリューションとして補修の自動化を実現します。

部品名破砕機の破砕刃
産業一般機械産業
材質耐磨耗鋼
寸法Φ500 mm × 80 mm

硬度(HRC60程度)

A:HRC
B:試験片 端面からの距離(mm)

AM機導入の流れ

当社が技術の選定から納入後のサポートまでをトータルで行います

検討・提案
  • |ワーク形状・用途を確認し、AM化の適性を検討
  • |最適なAM方式を選定
  • |造形サイズ・精度・周辺設備を含め、最適な仕様を提案
  • |コスト・納期・品質の改善効果を試算・提示
実証・見積もり
  • |実ワークや試験片で造形性能を検証
    • ・|条件出し: 造形パラメータを最適化
    • ・|試験片作成・強度試験: 機械的特性を評価
    • ・|模擬加工: 実運用を想定した確認
  • |見積もり
    • ・|機械・周辺機器・立上げを含む見積もりを提示
工場立会い・納入・トレーニング
  • |機械搬入・調整・造形確認を立会いのもと実施
  • |現地での生産条件を確立し、納入
  • |トレーニングの実施でオペレーションと保守スキルを習得
稼働
  • |稼働データ分析・条件最適化を継続支援
  • |オンラインサポートによる操作支援・トラブル診断を実施
  • |トラブル発生時、技術者による現地での訪問対応

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