手遅れにならないうちに日本も積極的に行動に移す必要がある

手遅れにならないうちに日本も積極的に行動に移す必要がある

GEアディティブゼネラルマネージャーモハメッド・エテシャミ氏談

エテシャミ氏がこう話していてのはもう2年前。

あれから2年・・日本の金属3Dプリンター動向はどうなってのでしょうか?

私の独自調査によると金属3Dプリンターの販売台数は横ばいから少し落ちている状況。 “手遅れにならないうちに日本も積極的に行動に移す必要がある” の続きを読む

新たな粉末への挑戦

弊社ではお客様が持ち込んだ金属粉末でも造形をさせていただいております。

しかし、すぐに造形できるわけではありません。

レーザーのパラメーターを触り、出力や速さ、厚みなどを調整し造形できるのかどうかの検証やパラメーター開発をしております。

その手法も確立しており、お客様に提案や相談などさせていただきながらテストをしております。 “新たな粉末への挑戦” の続きを読む

金属3Dプリンター用粉末開発相次ぐ

日本での金属3Dプリンター用の粉末開発が盛んに行われています。

昨日も色々説明を受けましたが、資料をみると金属3Dプリンター造形の市場は2025年には2000億にも成長するそうです。

あくまでも3D造形マーケティングの結果より算出との事ですが航空宇宙・金型等の高付加価値品を中心に成長するとの事です。

金属粉末のテストについては以前から弊社でも実施させていただいておりますが、単純に粉末を変えることができないのが現状です。

様々なメーカーの金属粉末を造形してみましたが、同じレーザー照射条件で同じ物を作っても歪みの大きさが違ったり、面粗さが違ったり、強度まで違うことがあります。

歪みが大きくなれば削りしろを大きく残す必要がありますが、そうすると体積が増え造形品の価格は上がってしまい、削る加工賃まで上がります。トータルコストでみると粉末の価格が安くなっても品質が悪くなればかえってコスト高になりますし、納期にも影響します。

削りしろは小さく・・歪みは小さく。。価格も安く・・という3点セットが必要になります。

そして私たちが今後考えなければならないのが、金属粉末のリサイクルについてです。

通常金属粉末はリサイクルしていますが、品質向上やトレーサビリティーを考えればある程度使った金属は溶かしてまた際粉末にしていただきたいと思っています。

高額の粉末を購入して捨てることはできません・・・

酸化もするし、ヒュームや異形の粉末も増えてこれば流動性にも強度にも関わる問題です。

3Dプリンター用の金属粉末を提供していただくと同時にリサイクルの仕組みを考えていただけると嬉しいですよね!!

 

 

金属3Dプリンター用粉末を変えるとこんな現象が・・・

最近弊社にも色々な企業様が金属3Dプリンター用の粉末の売り込みにこられます。

価格は様々ですが・・問題はパラメーターと品質。

売り込みに来られた企業様から金属粉末を頂きテストをしてみたのですが・・・・残念ながらうまくいかないです。

ほぼ同じ成分ですし、粒径も同じようにしているのですが歪みが出たり、巣が発生したりします。 そのような情報交換を某金属3Dプリンター販売会社の方としていたらアトマイズ時に粉末の中に巣が出来たり、応力があったりということをお伺いしました。金属粉末と言っても簡単な事ではないのだと感じました。

歪みの問題は更に不可解です。

弊社使用の粉末と、Aの粉末。そしてBの粉末の造形テストをしたところ・・Bの粉末は大きく歪み、Aの中間。今まで使用している粉末が一番歪まない事を確認しました。

粉末の価格が安いからといって安易に飛びついてしまうと、歪みが大きくなりお客様にご迷惑をおかけする事になりそうです。歪み分を見越して大きく取り代を設けしまえば全く意味が無くなってしまいます。

トータルのコストをお客様にもしっかり認識して頂けたらと切に願います。

同じ成分、同じ粒径なのに同じパラメーターでは使えないとすると、都度合わせる事も必要となりますし間違いも起きやすくなりそうです。

金属粉末といっても本当に難しい事なのです。

金属3Dプリンター粉末の良否判断 基礎知識

毎回お話ししておりますが、この6月の時期は金属粉末への湿度管理が大変気になります。

また最近では金属粉末を持ち込んでのテストも増えてきておりますので、金属粉末の基礎知識をお話ししたいと思います。

金属3Dプリンター用の粉末はガスアトマイズ法を使った球形の粉末が良いとされております。しかし、この粉末もさらに分球して金属3Dプリンターで使用できるサイズにする必要があります。

今世の中に様々な金属3Dプリンターが出ていますが、全て同じ粉末でいい訳ではありません。設備ごとに金属粉末の供給システムが異なっており、大きすぎると駄目、小さすぎると駄目といった現象があるようです。

ここでは設備ごとの分球サイズや特徴等はお話ししませんが、設備毎の分球サイズを提供しなければならないようで粉末の価格が下がる要素が少ないのが現状です。

さて・・・今日は季節柄湿度についてのお話を盛り込みたいと思っています。

最近、金属粉末を持ち込んでの造形テストが増えていますし、弊社としても色々な金属粉末を試す機会が増えてきています。

その時に大事になるのがまずは金属粉末の形状と大きさです。

左の写真は弊社で使用するEOS用の金属粉末です。ピークの粒径は20〜30μm

かなり細かな方も入っています。これを細かくしすぎてしまうと金属粉末を供給する際に抵抗が大きくなりうまく敷き詰められない等の現象が報告されています。

さて、粒径と形状はクリアしたとしましょう。しかし、この条件だけでは金属造形機に入れたくはありません。

金属粉末に湿度があればうまく造形できない場合がありますので、湿度を測定したいところです。

しかし、現実的には弊社にはそのような設備がなく湿度を計測する事ができません。

そんな時に役に立つのが透明な小さなビニール袋です。ビニール袋に金属粉末をいれて振ってみると、湿度を多く含んだ金属粉末はボソボソ塊になっていき、湿度が無い場合はサラサラのまま1つ1つの粒径はくっつく事がありません。またくっついていなくても周りのビニールに多く粉末が付着してしまう場合もあります。このような場合は湿度を含んでいる可能性がありますのでうまく造形できない可能性があるのです。

金属粉末は金属造形に取って非常に重要なモノである事をおわかり頂けたかと思います。

梅雨時の金属3Dプリンター管理

講演やセミナーでも梅雨時の金属3Dプリンターの管理についてお話しさせて頂いておりますが、いよいよ6月に入り梅雨時期が訪れようとしております。

弊社では特に金属粉末の湿度の徹底管理を基本にしておりますが、この時期は本当に細心の注意を払う必要があります。

金属粉末は湿度10%以下の管理庫に保管しておりますが、それには深い理由があるのです。

金属粉末湿度が入り込んでしまうと、金属粉末が均一に敷き詰める事が出来なくなったり流動性が悪くなり設備が停止したりします。また造形品にも悪影響があることから長期にわたる保管はお勧めできません。

特にアルミニウムの粉末は湿度を吸い込みやすいので、アルミニウムを造形する場合は一度熱を入れ湿度を完全に飛ばしてから造形する必要があります。

では湿度とはどの程度は入り込むのでしょうか。

ここでは、敢えて何%とは言いませんがわかりやすく言いますと、梅雨時に「ポテトチップス」を食べ、残りを一日置いておくとわかるかと思います。

次の日に食べてみたらあのパリパリ感は無くなるかと思います。二日目になればもはや「ポテトチップス」では無くなっていたことありませんでしたか??

金属粉末は20μmほどの小さいサイズなので、表面積の塊です。そこに湿度が付着してしまうと水分だらけの金属になるという事なのです。

金属3Dプリンターの設置環境。粉末管理は金属3Dプリンターを扱う者として一番重要と認識するべきです。

金属3Dプリンターでの新粉末開発の需要増

ここ最近の受注の中には、この金属粉末を使って造形をお願いしたい!という依頼が増えております。

これらの材料は今まで金属3Dプリンターで造形した事の無い金属粉末ばかりです。このような依頼は弊社では喜んで受けさせて頂いております。

テスト内容、テスト材料はここで明かす事はできませんが、お客様が望む金属を造形していきたいのは弊社としては幸せと感じる物です。

しかし、残念ながらすぐに出来るものではなく何回もトライしながらお客様と作り上げて行く物となりますので費用も時間もかかりますがお客様にとって必要なことでもあると認識しておりますので、弊社が持つスキルとアイディア。そしてお客様のスキルやアイディアを融合させながら新たな金属造形が出来るといいなと思っています。

幸いにも弊社の近所には「名古屋工業研究所」もあり、強度試験やX線なども持ち合わせています。

金属3Dプリンターもいよいよ日本用にアレンジして使う事が求められてきている時代に入ったのだと思います。

私たちの考え方としては、金属粉末持ち込み→テスト内容打ち合わせ→テスト造形(レーザー出力調整)→密度確認を第一段階。 第二段階としてはテスト造形(スピード調整)→密度確認 第三段階として機械的強度試験 という流れで進めて行くようになっております。 逆に提案等がありましたら内容打ち合わせで変更等をさせて頂きます。

金属3Dプリンターは使いたいけど、使い方はわからないというお客様でも大丈夫です。弊社スタッフがセッティング致します!

是非、新素材の開発等にも金属3Dプリンターをお使い下さい。

金属3Dプリンター粉末の粒径と酸化

先日開催されました「3D Plinting 2017」では参加するだけでなく多くの勉強をさせて頂き、すばらしい展示会になったと思います。

今回勉強させて頂いたのは、金属3Dプリンターで使用する金属粉末材料の粒径と酸化についてです。今まであまり気にしていなかったのですが聞いてみると「確かに・・・」というお話でしたので皆様にもご紹介させて頂きます。

金属3Dプリンターを使用していると寸法精度や表面状態を気にします。もちろんお客様も気にするところです。今の現状の設備のままそれを実現しようとするといくつかの方法が考えられます。

  1. レーザーパワーを落としスポット径を絞る
  2. 金属粉末粒径を小さくする
  3. 積層厚みを薄くする

しかし、これを実現させるには金属の粉末の粒径を小さくする必要が生じますが、これには問題がいくつかあげられます。

粉塵爆発の危険性

粉塵爆発金属の粉末を小さくすれば空気中に粉末が浮遊します。ある一定の濃度の可燃性の粉塵が大気などの気体中に浮遊した状態で、火花などが発生すると爆発する事があります。粉末を細かくすればそれだけ危険性が高まるということなので、より注意して作業する必要があります。また金属粉末浮遊により体内にも細かな粉末を吸い込む可能性があります。じん肺などにも注意しなければならないので換気、マスクなどにも配慮する必要があります。

 

 

粉末酸化の可能性

金属の粉末を細かくすれば酸化のリスクが高まります。細かくすればするほど表面積が増えてしまうということでしょうか・・アトマイズ過程でもこれは問題です。細かくすれば酸化リスクが上がるらしいです。

金属粉末を細かくしたい・・酸素濃度は下げて欲しい・・というのは非常に難しいということです。

 

金属3Dプリンター技術は奥が深い。粒径を変えるだけでも様々な問題が生じ造形品質(金属品質)にも様々な影響を与えるものなのだということがわかりました。

今後も勉強しながら新たな知識を貯えて行こうと思います。

 

金属粉末に関わる新たな事実

金属3Dプリンターで使用する金属粉末で新たな事実が浮かび上がってきました。

金属粉末は一般的にガスアトマイズ法で作られます。詳しい作り方に関しては私たちは専門ではないので分かりかねますが、ザックリした話ですと溶融金属を噴霧しながらガスで冷やして行くというものらしいです。その際に酸素量が多いと金属粉末にも酸素が入り込んでしまい。造形品質に影響があるという事です。

もちろん造形チャンバーの中の酸素濃度にも関係してくるのですが、造形品が黒くなってしまう場合は酸化している可能性が非常に高いみたいです。

その酸化の影響が部品の強度や精度にどこまで影響してくるのかはまだ調査中です。

しかし、使用する金属粉末によってそのバラツキがある事が分かっています。別の金属粉末を使用すると造形品が黒くなる。という事も事実として起こっています。

金属3Dプリンターではどの粉末でも使えるという事ではないという事がだんだん分かってきました。

金属3Dプリンターそれぞれに合わせた金属粉末でなければならないようです。

安い材料だからいい・・という判断は危険かもしれないですね。今後の展開について考えさせられる内容になりそうです。

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金属3Dプリンターをやってみて最初に当たる壁

3Dプリンターという響きがなぜか簡単な設備だという認識が広まってしまいますが、金属3Dプリンターでは誰もが通る壁という物があります。

それが「剥がれ。」

s__2555989写真のように造形品の一部が剥がれてしまう現象です。

これは何回やりなおしてもこのような現象が起きてしまいなぜそうなってしまうのか?どうすれば良いのかなど実に悩ませる現象です。

残念ながら弊社でもこれで悩み膨大な金属粉末を使ってしまいました。相談相手も今ほどたくさん無くただただ苦しい時間とお金を使っていた事を思い出します。

この現象については弊社機密項目も含まれてしまいますのでお話しできませんが、金属3Dプリンター造形を始められた企業様が最初に当たる高い壁のような物です。

先日金属3Dプリンター保有企業様とお話をさせて頂きましたが、やはり同じところで悩み苦労されている事を知りました。

サポート材の問題といい、残留応力の問題といいその他の問題も含め設備は違えど悩みは共有できるのだと思います。

しかし結局のところ、知見、経験がどこまであるのかによって解決スピードも違いますし、品質も変わってくるのですから金属3Dプリンターは実に奥深い設備だということがわかります。

どれだけ金属に精通してきても、機械加工ノウハウを持っていてもこの世界ではあまり役に立つ訳ではなく失敗した数だけ経験値が増えるということ意外ないのです。

それを知ってか知らずか・・金属3Dプリンターの販売台数は伸びているらしいのでまた共有できる悩みをたくさんの仲間と解決していきたいです。

この先も金属3Dプリンターの仕事は右肩上がりに増えていくはずですから!

エキゾーストマニホールド