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» 2018年11月13日 13時00分 公開

金属3Dプリンタ:TRAFAMが砂型3Dプリンタのプロジェクト完了、金属3Dプリンタは引き続き技術開発へ (1/2)

技術研究組合次世代3D積層造形技術総合開発機構(TRAFAM)は、Additive Manufacturing(付加製造)の国家プロジェクトを新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の委託研究として進めている。

[加藤まどみ,MONOist]

 技術研究組合次世代3D積層造形技術総合開発機構(TRAFAM)は、Additive Manufacturing(付加製造)の国家プロジェクトを新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の委託研究として進めている。金属3Dプリンタに関しては、装置および材料、関連ソフトウェアの研究開発に取り組んでおり、2018年度でプロジェクト終了の予定である。また2019年度以降の装置販売を計画している。鋳造用砂型3Dプリンタについては2017年度に目標を達成してプロジェクトを終了した。またそれぞれの開発成果を生かして、参加企業による製品の発売が始まっている。

 TRAFAMは2018年8月23日に「ひらめきを形に!設計が変わる新しいモノづくり 第4回シンポジウム」を開催し、金属3Dプリンタの経過発表および、鋳造用砂型3Dプリンタの総括発表を行った。

クラウドを利用して積層造形をサポートする会社を設立

TRAFAM理事長、三菱重工フォークリフト&エンジン・ターボホールディングス 代表取締役社長の前川篤氏

 シンポジウムの冒頭にTRAFAM 理事長で三菱重工フォークリフト&エンジン・ターボホールディングス 代表取締役社長の前川篤氏が登壇し、「スタート時は“5周遅れ”といわれたが、順調に開発が進んでおり、やっとドイツや米国などに追い付いたのではないか。AM技術は初めは生産、開発を変えるとされていたが、最近はビジネスそのものを変えるといわれる。政府のConnected Industriesの根幹となるデジタライゼーションの中にもAMが入ってきており、その役割は変化するとともに大きくなっている」と語った。

 また「3Dプリンタは装置本体に加え、パウダー技術、シミュレーションを含めた制御ソフト技術が重要。そこで富士通とともに金属積層造形サポートシステムを設立した。クラウドを通じて積層造形データとシミュレーションをサポートするので期待してほしい」と語った。

 NEDO IoT推進部 部長の安田篤氏は、「2017年度で終了した砂型プリンタの成果はしっかりと出ており、既製品をしのぐ製品が発売されている。金属3Dプリンタも世界に追い付く製品が発売されると認識している。金属積層造形サポートシステムが設立され、2018年度にプロジェクトが終了した後もレシピの蓄積やユーザーをサポートする体制が着々と整えられている。特に3Dプリンタは従来の工作機械以上に、造形物の特性、品質にあわせたレシピ条件出しとそのデータの蓄積が重要。そのためには装置や粉末メーカーだけでなくユーザーの関与が欠かせない。また中小の部品メーカーによるデジタルの特徴を生かしたビジネスモデルの提案にAM技術を使ってほしい」と語った。

海外では専用機やハイブリッドプロセスの開発が進む

TRAFAMプロジェクトリーダー、近畿大学 工学部ロボティクス学科 教授の京極秀樹氏

 TRAFAMのプロジェクトリーダーで、近畿大学 工学部ロボティクス学科 教授の京極秀樹氏は、積層造形を巡る世界動向について解説した。

 アメリカではAmerica Makesが2020年までのAM装置やシミュレーションの開発スケジュールを発表しており、着々と成果を出している。 またAM技術の国際学会ではハイブリッドAMプロセスの発表が多い。これは金属積層と切削の複合だけでなく、表面処理などの後工程も含む。また金属造形におけるバインダージェットの取り組みも活発化している。機械学習(マシンラーニング)やデジタルツインも注目のキーワードとなっている。また、「日本は汎用機の取り組みが中心だが、海外は専用機化へと動いている」といい、この動きは注視しておく必要があるという。

 京極氏はTRAFAMの金属プリンタ開発の重要なテーマについて、粉末開発、シミュレーション、データベースの3つを挙げた。

図1 金属プリンタの試作機および要素技術研究機

 粉末に関してはTRAFAMメンバーの山陽特殊製鋼、大同特殊鋼、東洋アルミニウム、福田金属箔粉工業が開発に取り組んでいる。粉末の流動性がかなり重要になることから、粉末の真球化技術などの開発を行っている。またコストダウンのための分級の歩留まり向上や、粉末修飾技術にも取り組む。また開発したアルミニウム合金粉末については、レーザー、電子ビーム方式共に相対密度99.8%以上を達成しているという。

 造形シミュレーションについては、東北大学、近畿大学、三菱重工業、ASTOMが取り組んでいる。ミクロからマクロまでのシミュレーションを目指し、第一原理に基づくシミュレーション、汎用ソフトウェアによる溶解凝固、造形物全体の熱変形予測のための固有ひずみ解析ソフトウェア開発に取り組んでいる。

図2 シミュレーション技術開発の全体構成
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