製造分野における3Dプリンティング
用途と実例
製造・生産環境における3Dプリンティングのベストプラクティス
コストへのプレッシャー、規制要件、増大する顧客からの要求などなど。生産と工業に携わる企業は、絶えず拡大する課題に直面しています。同時に、エネルギー効率や資源効率といった問題の重要性も増しています。
アディティブ・マニュファクチャリング(積層造形)は、生産および工業分野の企業に、コスト効率が高く持続可能な幅広い潜在的利点を提供します。
産業用3Dプリンティングは、部品製造から投資収益率の最適化まで、さまざまな方法で新たな機会を開き、ソリューションを提供します。EOSでは、カスタムソリューションとして安全かつ迅速な移行に必要な技術やその他すべてをワンストップで提供しています。
コスト、機能性、デザインにおけるさらなる効率性
DMLSは、市場投入までの時間の短縮、プロトタイプ、パイロットおよび少量生産部品の製造、顧客固有のソリューションの迅速な実装など、エレクトロニクス業界の企業に多くの利点を提供します。熱交換器、ハウジング、通信部品、ドローン、三次元回路基板、インダクターなど、アディティブ・マニュファクチャリング・アプリケーションの多様性は業界全体に及びます。
EOSでは、お客様のアディティブ・マニュファクチャリング・プログラムの導入、実施、拡張を成功させるために、マシン、周辺機器から材料、コンサルティングサービスまで、お客様のアプリケーションをサポートする準備が整っています。EOSの製品群は、数十年にわたる市場経験、業界固有のテーマに関する専門知識、主要パートナーとの協力関係に基づいて構築されています。
3Dプリントされた熱交換器の利点
- 軽量でスペース効率の高い部品の生産
- 非常に複雑な冷却チャンネルを実現
- 接合部を無くし、優れた熱伝導性を実現
- 迅速な製品開発
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Betatype
Betatype社は、3Dプリンティング用の設計に特化したテクノロジー企業で、常にアディティブ・マニュファクチャリングの限界に挑戦しています。冷却エレメントの積み重ねのバランスを慎重にとりながら、サポート構造も最小限に抑えることで、利用可能なスペースを最適に活用しています:1バッチで384個の部品が製造されます。
最適化された設計とインテリジェントなレーザー・スキャン・パスにより、生産時間が444時間からわずか34時間に短縮されました。これにより、Betatype社の顧客には大きなコストメリットがもたらされました。単価は90%削減されました。
Conflux
熱交換器は、柔軟な設計、最適化された熱伝道特性、小型化など、さまざまな有利な特性を兼ね備えた高品質の熱伝導性合金から3Dプリントすることができます。
アディティブ・マニュファクチャリングにより、Confluxは所定の体積内で表面積を根本的に増加させる内部形状を設計することができました。これにより、熱除去率は3倍になり、同時に圧力損失は3分の2に減少しました。さらに、長さを55%削減したコンパクトで新しいデザインも実現しました。
Sys
TheSysは、冷却システム、空調システム、熱交換器を開発するエンジニアリング・サービス・プロバイダーです。EOSおよびAM Metalsとともに、実現可能性の限界に挑戦し、わずか1週間の開発期間でアディティブ・マニュファクチャリングに最適化された最先端のゲーミングCPU熱交換器を開発しました。
AM Metals GmbHは、フレキシブルなEOS M 290金属製造システムを使用して、わずか5分の1のサイズで同じ冷却能力を提供する水冷式熱交換器を製造しました。他の主要ゲーミングCPUクーラーと比較して、76%軽量化されています。
複雑な設計と柔軟な生産
安定したハウジングが内部を保護します。特に繊細な電子機器には、堅牢なケースが不可欠な場合が多々あります。丈夫で適切に密閉され、しかも可能な限りぴったりとフィットする必要があり、短い生産サイクルを達成できるよう迅速に製造する必要があります。しかし、射出成形プロセスでは、このような特性を持つハウジングの製造は、非常に大規模な量産でしか実現できません。
産業用3Dプリンティングは、プラスチック製ハウジングの小規模および中規模の量産に、コスト効率の高い選択肢を提供します。絶縁性や特に良好な放熱特性を持つ材料から作られているかどうかにかかわらず、ハウジングのアディティブ・マニュファクチャリングは、コスト効率、設計の自由度、機能的統合の可能性が特徴です。
ハウジングをプロトタイプ、パイロット・シリーズ、少量生産のいずれで製造する場合でも、アディティブ・マニュファクチャリングは大きな可能性を提供します -中でも特に重要なのは、生産コストの削減です。
3Dプリントされたハウジングの利点
- コンポーネント数を減らすための機能統合
- 市場投入までの時間を短縮
- 経済的に魅力的な製造工程
- 安定した最終用途部品を生産する
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3Dプリントされた屋外用カメラハウジング
課題は、少数の複雑なデザインの堅牢なカメラホルダーを製造することでした。ハウジングは、6台のカメラを保持できる柔軟性が必要でした。同時に、製造工程は、後の設計変更を問題なくサポートするためにオープンである必要がありました。
EOSテクノロジーにより、以前なら不可能だった製品設計が見事に実現しました。
Freedom360とのパートナーシップにより、デザインの変更を迅速に行うことができました。Midwest Prototypingは費用対効果の高い少量生産を実施することができました。
Canto
開発された水中ダイビング用ランプは、市場のどの製品よりも小さく、軽く、頑丈です。Cantoは、 FORMIGA P 110 VelocisとPA2200素材を使用することでこの課題を解決しました。。
アディティブ・マニュファクチャリングで製作されたランプ接続部の内部機構は、スプリングラッチを備え、単一部品で製造されています。これにより、組み立て部品の数を3つから1つに減らすことができました。重量はわずか580グラムで、このランプは新たな基準を打ち立てています。さらに、Canto Ing. GmbHは、35,000ユーロもする高価な射出成形金型を製造する必要がなくなりました。
信頼性と軽さ、柔軟性とスマートさ
自動化が進み、デジタル化によってあらゆる生産工程やイントラロジスティクス工程のネットワーク化が進んでいます。その中で重要な役割を果たしているのが、ロボットとグリッピングシステムです。しかし、特にグリッピング技術は常に新たな課題に直面しています。アディティブ・マニュファクチャリングは、急速に変化する市場トレンドに的を絞って対応することを可能にします。
ロボティクスはもはや大企業だけのものではありません。その背景には、より小型でコスト効率の高いロボット用に設計された、より軽量なグリップツールが市場に出回るようになったことがあります。その結果、自動化ソリューションに必要な投資額は大幅に削減され、投資回収も早くなります。コスト削減だけでなく、同じ負荷容量を持つ軽量グリッパーは、より速い動作とサイクルタイムの短縮をサポートします。
3Dプリントされたグリッパーの利点
-
グリッパーは、設計データを使用して製品に直接フィットさせることができます。
- 設計の自由度が高いため、安全要素や所定の破断点を組み込むことができる。
- インテリジェントな機能を部品に直接組み込むことが可能になり、センサー技術やプロセスのモニタリングが容易になる。
- 部品は一体で製造されるため、組み立て時間を節約できる。
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成功事例
具体的な成果 - 機能的ベースプレート付き気管支グリッパー
Wittmann 社グループは、圧縮空気で一対のグリッパートングを制御するために、柔軟な膜を使った軽量のソリューションを探していました。このソリューションでは、すべての空気圧接続とチャンネルをプレート自体に直接組み込む必要がありました。設計を簡素化した後、機能的なプレート上の安定したグリッパーをFORMIGA P 100で少量生産することに成功しました。
FESTO
ハンドリングエラーを避けるためには、グリッパーシステムではプロセスの安全性が重要な役割を果たします。しかし、異なったワークピースもハンドリングできるような、よりフレキシブルなグリッパーもまた望ましいものです。理想的には、記録されたデータから不具合や最適化の可能性を特定するために、リアルタイムで生産がモニターされるべきです。
アディティブ・マニュファクチャリングは、センサー、インテリジェント・バルブ、または自動的にカスタマイズされた吸引カップなどの追加機能を統合するためのキーとなります。ヒンジ、エアダクト、センサーマウントは、グリップシステムの設計に直接組み込むことができ、製造中に実現できます。これにより、不必要な組み立て工程がなくなり、製造コストを削減することができます。
Trinckle & Kuhn-Stof
設計にはお金と時間がかかります。また、必要な設計やCADの専門知識を習得するのが容易でないことも一因です。 trinckleとKuhn-Stoff社は、グリップシステムを例にとり、3D設計やCADの深い知識を必要とせずに、効率的な開発・設計プロセスを自動化する方法を調査するために提携しました。
3Dプリントされた抽出グリッパー
成功事例|SSI Schäfer
PA 2200の個々の特殊グリッパーは、70%以上の重量削減を達成しながら、セットアップ時間の短縮と生産時間の増加につながります。
スマートなパッケージングのためのエンド・オブ・アーム
成功事例|Anubis 3D
革新的な、産業用の、3Dプリントされたアーム先端により、Langenグループは顧客のロボットパッケージングラインの負荷を軽減
ターボ機械用部品のアディティブ・マニュファクチャリング
ターボ機械はエネルギー生成に欠かせないものです。その高性能部品は、複雑なハイテク設計を特徴としており、エネルギー需要の増加に伴い、ますます堅牢で強力である必要があります。さらに、ターボ機械の部品は、融点を超える温度でも耐性を発揮し、信頼性を高める必要があります。
3D金属プリンティング(DMLS)は、とりわけ最適化された冷却戦略を実現するための適切な技術的基盤を提供します。部品は、より正確に焦点を合わせてエネルギーを伝搬し、適用するように設計および製造できます。例えば、革新的な修理工程は、元の部品に磨耗した部分を直接作り足すことで、ターボ機械部品の効率に革命をもたらしています。
3Dプリンターによるタービン部品の利点
部品性能の向上
アディティブ・マニュファクチャリングでは、機能を統合した複雑な部品を製造することができます。また、不合格率を低減することで、部品コストの削減とリードタイムの短縮も実現できます。
開発を加速する
CADデータから直接:3Dプリンティングでプロトタイプを作成することで、より迅速な設計の最適化と開発サイクルの短縮が可能になります。
メンテナンスの最適化
複雑な冷却流路を持つ部品の修理が可能なため、ダウンタイムが少なく、コストを削減できます。
スペアパーツロジスティクスの改善
リクエストに応じてスペアパーツを提供:小ロットサイズでもコスト効率よく製造できるため、保管コストを削減できます。
成功事例
Material Solutions & Siemens - 革新的なプロジェクトで顕著な成果
Siemens、Material Solutions、EOSのコラボレーションは、3D金属プリンティングが「動く」アプリケーションでも妥協することなく実行可能な、信頼性と実績のある技術であることを示しています。注目すべきは、新しいタービンブレードの開発です。この部品は、Siemens NXと共同で開発され、EOSシステムで造形され、Material Solutionsで製造されました。
- 性能は13,000rpmまで向上
- 開発期間を75%短縮、リードタイムを50%短縮
- 周囲温度1,250 °Cまで使用可能
ブレード、燃料噴射装置、バーナー、燃焼室、クラッド、シール、ハウジング:エネルギー分野の部品を製造する場合、機能統合と耐熱性が寿命とプロセス選択の決定的な要因になります。これらの要素に対して、産業用3Dプリンティングは、従来の製造プロセスでは到達できなかった可能性を開きます。その用途は、3Dプリンターによるタービンブレード製作から革新的な修理ソリューションまで多岐にわたります。このページでは、私たちがどのようにお客様とともにターボ機械の新境地を切り開いたかについて詳しくご紹介します。
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成功事例
Siemens - 機能を統合したバーナーフロント
Siemensは、機能統合を特徴とするバーナーフロントの製造にEOSシステムを採用しています - Siemens NXで再設計され、EOS M 400-4で量産されます。材料はEOSNickelAlloy HXです。
部品は単一ピースとして製造され、13の異なる部品はなくなりました。使用する材料が減るため、部品は大幅に軽量化され、リードタイムは26週間から3週間に短縮されました。金属の加熱が減るため、部品の寿命が延びます。
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成功事例
Siemens - 3Dプリンティングに基づくメンテナンス管理の最適化
大規模なエネルギー発電プラントでは、修理やメンテナンス作業によるダウンタイムが大きなコスト要因となっています。特に、複雑で一体化されたチャンネルを持つ部品では、DMLSに基づくハイブリッド修理プロセスが、時間とコストを節約するユニークな方法を可能にします。どのように機能するのか?摩耗した部分が、元の部品上に直接再構築されます。これには広範な利点があります:
- 追加の溶接工程は不要
- 再構築された部分と元の部分とのつながりの質が向上
- 内部構造のアラインメントは維持される
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困難な課題とスマートな解決策
カスタマイズされたEOSシステムにより、Siemensはガスタービンで高い熱応力を受けるバーナーチップの精密かつ迅速なメンテナンスプロセスの開発に成功しました。修理は磨耗した素材の上に直接造形するため、時間とコストを節約できます。
- 修理時間が90%短縮
- 修理プロセスが大幅に合理化された
- 技術的な改善は修理の際に取り入れることができる
Euro-K
新しいバーナーは、気体燃料と液体燃料を同じように効率的に使用できます。最適化された新しい形状は、アルコールを蒸留して作られるフーゼル油のような、燃焼が難しいとされる液体燃料の使用も可能にしました。また、バーナーの革新的な設計により、燃焼室のサイズを20%縮小できたこともプラスに働いています。
ターボ機械部品に必要なすべてをワンストップで提供
高温を含む多様なアプリケーションに対応できる、再現性の高い部品品質と幅広い材料ポートフォリオを備えた堅牢なシステムを提供しています。また、包括的な品質モニタリングのためのツールやソフトウェア、貴社のニーズに対応するコンサルティング部門も提供しています。