課題

Simens Gas＆Powerは世界クラスの産業用発電および機械駆動アプリケーション、ガスタービンを製造しています。太陽光発電を含むさまざまなアプリケーションに使用される同社の電力システムは、お客様のプロジェクトに合わせてカスタマイズされることがよくあります。ガスタービンを駆動する為の燃料タイプのカスタマイズもこの分野の1つです。シーメンスは積層造形の分野においてもパイオニアでもあり、10年以上にわたって積層造形の産業化を推進してきました。彼らは初めて2012年に、金属部品の製造、修理、試作のために3Dプリントワークショップを開きました。このワークショップは、スウェーデンのフィンスポングにあり、ガスタービン製造事業の不可欠なものとして、確立しています。
先頃フィンスポングのエンジニアは、顧客のカスタマイズ要件に迅速に対応する為、燃料噴射ノズルの3Dプリントを始めました。その背景には、従来の製造手法では顧客に高いメリットを提供することができないという事実がありました。燃料噴射ノズルを3Dプリントすることにより、エンジニアは高性能で複雑な部品を以前よりも速く製造することができました。しかし、3Dプリントされたカスタムノズルが複雑になるほど、製造後の機械加工もより複雑になってきます。後工程では3Dプリントされた燃料噴射ノズルのサポートをミーリング加工で削り取る必要があり、その為の特殊な固定具を設計する必要がありました。なぜなら、燃料噴射ノズルの壁面は薄く、複雑な形状をしている為、ノズルを確実に固定する事が出来なければ、製品に傷をつけてしまうからです。このように複雑な形状を作成しようとすると、それに伴うカスタムツールが必要になり、リードタイムが大幅に増加します。

SiemensGas& Power社 －産業用X7プリンターを活用して優れた強度と硬度の取付具を造形

ソリューション

Siemens社のチームは、産業環境の使用に耐えられる他の製造方法を検討し始めました。その結果、Markforgedの「X7」が最も有望なソリューションであると判断しました。連続炭素繊維で各層を補強していくMarkforged独自の技術により、プラスチックを使用した他の3Dプリンターとは異なった、高品質で高強度で滑らかな表面仕上げを実現できました。Markforged 3Dプリンターで造形した固定具は、ミーリング加工工程において高い信頼性で燃料ノズルを固定します。
Siemens社の積層造形のエンジニアである、Jonas Fagertoft氏は次 のように述べています。「コンセプト案から実際の造形までに要する時間を、従来の機械加工手法との比較で10%短縮することができまし た。」また、同社積層造形のグループマネージャーである、Andreas Graichen氏は次のように述べています。
「Markforgedのテクノロジーのおかげで、固定具の設計と製造に要する時間を飛躍的に短縮するとともに、高い強度を維持できるようになりました。」

X7で造形した固定具によって、Siemens社の技術者は幾何学的に複雑な燃料ノズルを5軸フライス盤にしっかりと固定することができます。この金属パーツの壁面は非常に薄いため、機械加工時の負荷で変形してしまうことを心配していましたが、Markforgedで造形した固定具はナイロンに短繊維のカーボンを加えて強化した材料(Onyx)なので、取り付けた燃料ノズルはしっかりと保持され、振動することもありません。この複合材料の取付具によって、機械加工時の問題点であった燃料噴射ノズルは、いまや価値ある資産へと変わりました。同社の製造チームは、X7で 造形した取付具の品質と硬度に感銘を受けました。「MarkforgedX7は、間違いなく無駄のないツールです。強度の面においても、材料自体がすでに素晴らしいとしか言いようがありません。」（Fagertoft氏）

今後の展望

Siemens社のエンジニアは、この作業環境を応用して、他の顧客のニーズに合わせた設計にも活用をして、スピーディに対応していくこと ができます。すでに、複数の重要な機械加工プロジェクトに Markforgedのテクノロジーを利用することが計画されています。
Markforgedの導入で新たに得た知識を背景に、同社の従業員は新しいプロジェクトと既存のプロジェクトの両方を遂行していくことができるようになりました。
Graichen氏は、次のように述べています。「近々はじまるプロジェクトでも、Markforged社とコラボレーションを予定しています。非常に楽しみです。」

※引用サイト：https://markforged.com/blog/siemens-markforged-partnership
※株式会社データ・デザインで翻訳しております。
※株式会社データ・デザインはMarkforged社の国内正規販売代理店です。