JIMTOF 2018 特集
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» 2018年10月24日 06時00分 公開

FAニュース:三菱電機初の金属3Dプリンタ、パルス式のレーザー照射と制御技術で“ゆがまない”

三菱電機は、新たな金属3Dプリンタ技術を開発した。レーザーワイヤDED(Directed Energy Deposition)を採用した金属3次元造形装置において、レーザー技術、数値制御(CNC)技術、CAM技術を連携させて、高精度な造形を実現する。

[MONOist]

 三菱電機は2018年10月23日、新たな金属3Dプリンタ技術である点造形技術を開発したと発表した。レーザーワイヤDED(Directed Energy Deposition)を採用した金属3次元造形装置において、レーザー技術、数値制御(CNC)技術、CAM技術を連携させて、高精度な造形を実現する。三菱電機が金属3Dプリンタを製品の形で披露するのは初めてとなる。

 従来の金属3Dプリンタでは、敷き詰めた金属粉末をレーザーにより溶融し結合させた層を積み重ねるPBF(Powder Bed Fusion、粉末床溶融結合)方式が多く採用されている。PBF方式は、微細で複雑な形状を高精度に造形できる一方で、造形時間が長く必要であることや、造形物の内部に空孔が生じやすいなどの課題があった。これに対し、レーザーの照射部分に金属ワイヤを直接供給して溶融付着させて造形するレーザーワイヤDED方式は、稠密な造形物を高速に造形できる点が特徴になる。

photo レーザーワイヤDED 方式金属3次元造形装置の構成(クリックで拡大)出典:三菱電機

 ただ、レーザーワイヤDED方式で3次元構造を造形する際には、レーザによる熱と堆積した材料に蓄積した熱により、堆積した溶融材料が重力によってゆがむ形状崩れが起こりやすいという難点があった。

 この課題に対し三菱電機の新技術ではまず、レーザーをパルス状に材料に当てることで、必要最低限の入熱としている。さらにCNCの最適な制御技術により、レーザーの照射と同期してワイヤやシールドガスの供給を行ったり、レーザー照射点の位置や移動速度を適切に制御したりする。これらを組み合わせた点造形技術により、求める形状の造形を高精度で素早く実現できるようにした。

photophoto 点造形技術で造形したサンプル(左)と従来技術での連続造形によるもの(右)。溶融素材が重力でゆがんでいる(クリックで拡大)出典:三菱電機

 同技術では、高温部分が点状の狭い範囲に限定されるため、シールドガスの酸化防止作用が高温部分全体に行き渡り、造形物の酸化が抑制される効果なども得られるという。 また、目的とする造形形状に基づいて、点造形方式に対応した特殊な造形経路を自動生成する専用CAMなども用意。複雑な形状加工も可能としている。

 今回の技術により三菱電機では、国内特許を5件、海外特許を1件取得。同技術を搭載した金属3次元造形装置は2018年11月1日から東京ビッグサイトで開催される「第29回日本国際工作機械見本市(JIMTOF2018)」で参考出展されるという。今後製品化が進めば、航空機や自動車の部品製造におけるニアネットシェイプ(最終形状に近い状態の仕上げ)化や肉盛補修など幅広い用途での活用を期待するとしている。

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