日本3Dプリンター株式会社

導入事例

航空宇宙および防衛における複合材料を使用した積層造形

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  • 製造業

国防総省の積層造形のアプリケーションと3Dプリントの業界への影響力の高まりに関する空軍エンジニアからの洞察

ジョーダン・ワイニンガーは、米国空軍のAdvancedCompositesエンジニアです。彼はヒル空軍基地のAdvancedCompositesOfficeで働いています。ここでジョーダン・ワイニンガーが共有した意見は、彼自身の経験に基づいており、米空軍の意見を反映したものではありません。

将来の製造技術はすでにここにありますが、課題は、これらの技術を、違いを生むことができる業界に導入することです。テクノロジーを作成するだけでなく、これらの新しいテクノロジーを現実の世界に実装するために、繰り返し可能なプロセスとBベースの許容値(特定の材料で部品を設計するために必要な最小許容機械特性)を確保することも重要です。

ヒル空軍基地の高度な複合材料グループでの複合工学の現在の仕事を通じて、私は幸運にも、航空宇宙および防衛産業における高度な積層造形技術のアプリケーション、および産業用3Dへのより大きな影響についての洞察を得ることができました。

アメリカ空軍の複合工学

F-16ファイティングファルコンがヒル空軍基地を出発

複合工学は、毎年ますます多くの産業に適用される分野です。この種の分野で働きたいという願望から、私は空軍、特にAdvanced CompositesOfficeにたどり着きました。これは空軍のオフィスですが、すべての国防総省の組織をサポートしています。複合材料の設計、分析、エンジニアリング、および修理の問題に加えて、国防総省組織とその従業員向けの1週間のコースも指導しています。これらのコースには、複合材料工学の概要をカバーするカリキュラムと、より高度な技術者トレーニングコースが含まれています。これらのコースでは、国防総省全体の学生が複合材料の設計と修理の経験を積むことができます。

3Dプリンティングの産業拡大

さまざまな業界で働いている間、企業、特に中小企業のプロトタイピングの問題を加法的に解決することについて、数え切れないほどの話を目にしました。中小企業の製造ライフサイクルでは、大量生産を増やすために必要な手順を実行する前に、機能コンポーネントのプロトタイプを作成する機能が成功に不可欠です。

金属から複合材料、熱可塑性プラスチックまで、PLAだけでなく便利な今日の多様なプリント可能な材料により、3Dプリントはエンジニアの適合性と機能テストを可能にし、製品開発の初期段階でビジネスケースを作成するために必要なデジタル化媒体を実際に提供します。 。1つの問題を完全に解決するのは必ずしも付加的な部分ではありませんが、一般的には3Dプリントです。3Dプリントの技術は、設計プロセスの非常に多くの重要なステップを強化するため、製造上の問題を簡単に解決できます。

ブラケットとヒンジ、マウント、ショップエイドなどのツーリングで積層造形が成長すると思います。近い将来、機能的な最終用途の部品スペースを含む3Dプリントが見られるでしょう。それは誰もが自分のガレージでプリントできるPLAから始まりました。現在、Markforgedのような企業が複合材料や金属をプリントできるようになったことで、これらのより強力でより有用な材料は、積層造形へのまったく新しい扉を開きます。

3Dプリントに利用できる材料の品質と強度は、あらゆるタイプのビジネスの経済的および技術的選択を変えます。さて、それが低生産部品である場合、3Dプリントは、金型を実行したり、ビレットからCNC部品を実行したりするよりも安価です。これは、3Dプリントを採用するための一連の新しい産業への扉を開きます。

空軍が添加剤に変わっている理由

ヒル空軍基地でのC-130の保守作業

空軍や軍隊での3Dプリントの直接的な用途も増えています。軍による積層造形の使用に直接適用される2つの重要な領域があります。

1.少量生産:私たちが特に取り組んでいる航空機の場合、生産部品のように数十万の部品を製造しているわけではありません。航空宇宙および軍事用途は、ほとんどが小規模な生産であり、利用可能な積層造形技術によっては、これらの部品を現場で生産できる場合もあります。

2.分散製造:添加剤の力は、その分散特性にもあります。3Dプリンターをさまざまな拠点に安価に配置できる場合、何かが壊れた場合でも、世界中から新しい部品を出荷する必要はありません。アディティブマニュファクチャリングで単一の生産ソースに依存する必要はありません。複数の場所にある複数のプリンターでパーツを作成できます。

これらの要因により、軍事および航空宇宙用途で積層造形がはるかに大きな役割を果たしていると思います。

老朽化した航空機修理のための添加剤工具-MRO

保管中の引退した軍用機の航空写真

高度な複合材オフィスは、特に航空機の老朽化した修理をカバーするライフサイクル管理センターを通じて、複合材の設計、分析、エンジニアリング、修理のソリューションを見つける任務を負っています。多くの場合、航空機の元の工具が破壊されたり置き忘れられたりしており、添加剤を使用して、航空機の飛行を維持するためにそれらの航空機の新しい工具を作成できる可能性があります。

私の主な目的の1つは、これらの航空機用の複合材料を作成できるように、添加剤ツールを開発することです。工具やCADデータがなくなった老朽化した航空機の部品を作成する場合、既存の部品の3Dスキャンを作成し、そこからバックトラックしてモデルを作成し、3Dプリントして使用することができます。その部分のためのツール。

複合工具の積層造形

コリン・フィッシャー、第533商品保守飛行隊は、F-16翼組立航空機部品と連携します

高度な複合材オフィスに関しては、複合材の観点から3Dプリントを行い、それが製造プロセスにどのように役立つかについて関心を持っています。現在、多くの企業が大規模な溶融堆積モデリング(FDM) 3Dプリント部品を工具に使用していますが、機械部品をプリンターから取り外した後、複合ラボの準備をする前に、機械部品をポストする必要があります。つまり、正確なCAD図面またはCADモデルを3Dプリントしてから、これをCNCマシンに置き、マシンに戻し、シーラントを混合して複合レイアップを準備し、真空気密にし、離型剤を離型する必要があります。これは、CNCに配置するステップであり、積層造形ツールの多くの利点が失われるため、排除したいと考えています。

私の見解では、積層造形ツールの多くの利点は、CAD設計に正確な部品をすばやく簡単に入手できることです。複合部品を作成するために使用する前にその金型をポストマシンで処理する必要がある場合は、ある種のツーリングボードを使用することもできます。これは、はるかに安価で、同じように簡単に加工できます。ただし、後加工工程をなくすことができれば、時間とエネルギーを大幅に節約できます。後加工やハンドサンディングなど、形状の精度を低下させる可能性のあるものを使用せずに、真空タイトな表面仕上げの3Dプリント部品を製造すると、複合工具に積層造形が広く使用されている世界を見ることができます。これは、3Dプリントの地平線上にある、非常に影響の大きい領域です。

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