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

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。

enshin

 

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

 

湿度対策は冬でも気を抜くな。金属3Dプリンターの鉄則

冬になってくると空気が乾燥してくるので金属3Dプリンターの金属粉末は安心。と思いたいですが・・・

毎日外気の湿度を計っていますと残念ながら安心できる湿度ではありません。今日でも36%の湿度がありました。金属粉末への湿度の流入はまるでお菓子箱に入っているお菓子のようにじわじわと湿度を蓄えていきます。

気がついたらかなり湿度を含んでいるということがあります。

出来る事なら25%〜30%で抑えたいところですが自然が相手なので私たちの力ではどうする事も出来ません。環境を整備するのが精一杯です。

しかし、整備しすぎて乾燥状態がひどいと静電気によって発火することも考えなくては行けません。

夏であろうと、冬であろうと金属3Dプリンターに安堵の時はありません。

金属3Dプリンターと金属粉末には本当に細心の注意が必要です。

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金属3Dプリンターの粉末製造に関する技術動向

金属3Dプリンターの粉末について調査しているところからまとめの結果を頂きました。

弊社のようなサービスビューローでは金属粉末の安価な提供を待ち望んでいます。同時に品質の向上等にも非常に興味があるところですが・・

簡潔に言いますと、現段階では各3Dプリンターに合わせて最適化をする必要があり使用されている全ての金属3Dプリンターの性能を最大限に引き出す金属粉末は存在しないとの事です。

金属3Dプリンターでは粉を敷き詰める「リコーティング」という作業(工程)があるが、各社異なり流動性の重要度も様々であるという事です。

例えば弊社で使用する「EOS」ではピーク20μm〜30μmの粉末を使用しますが、他社の金属3Dプリンターでは自重で粉を供給するため軽すぎて駄目らしいです。

そんな些細な違いが金属粉末の標準化につながらない理由だそうです。

よってコストも下がりにくく・・品質の向上も難しいであろう・・という事なのです。

金属3Dプリンターでは金属のトレーサビリティーが難しく、今後問題にあるであろうと再三にわたって声を上げてきましたが残念ながら金属粉末の再生に関してもまた難しいとされています。

金属3Dプリンターのほんの少しの違いが粉末の開発を妨げ進化を遅らせているとはなんとも言えないお話でした。

早急な標準化と金属粉末の規格化を進めていかなければならないですね。

enshin

秋雨が金属3Dプリンターに与える影響

6月の梅雨が終わってホッとしていましたが、9月に入り台風が立て続けに発生。そして今では秋雨前線が停滞している状況です。

正直に言いますと雨が降ると心配事が増えるのが金属3Dプリンターです。たまに通常の現場に金属3Dプリンターが設置してあるのを見かけますが信じられない・・という感じです。

とは言いましてもその地域によります。北海道や東北、長野などなら大丈夫かもしれません。しかし・・弊社は名古屋・・高温多湿地域なので雨が降るだけで注意を促します。

造形ルームは365日空調を動かしているものの、人が出入りするので雨が降っている日はいつもより湿度が上昇しています。今回のように秋雨が長引くような時は1日、1日と湿度が少しずつ金属粉末に入り込んでいくように感じます。

金属粉末に湿度が入り込むと流動性が悪くなり密度が出なくなったり、水素が発生して品質に影響したりするので可能な限り湿度対策をする必要があります。

最近では造形ルームの湿度管理表を朝、昼、晩の3回行い、万が一の時のエビデンスに備えています。その日は天気だったのか?湿度が何パーセントだったのか? そんなの日の何時に造形を開始したのかなど色々な情報を管理する事により傾向と対策を今後も追求していきたいと思っています。

子供の頃は台風がくると「ワクワク」していましたが、今は「ドキドキ」という感じです。金属3Dプリンターは本当に繊細な機械です。

いつかくるかもしれない金属3Dプリンターでの量産等の為にも、これらのノウハウをしっかり構築しなければなりません。

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3Dプリンター用金属粉末素材について

弊社では常時3Dプリンター用金属粉末素材を(設備=マックスサイズ)×設備台数 分、確保しております。金属粉末素材は湿度から守られしっかりした管理のもと保管しております。使用している金属粉末素材はドイツからの購入品になります。若干価格的には高くなってしまいますが、金属密度や強度の確保の為現在のところ仕入れを変えるつもりはありません。さて・・3Dプリンター用金属粉末素材について意外にお客様からのお問い合わせが多いので金属粉末素材についてのお話を少しさせて頂きます。

EOS社の3Dプリンター用金属粉末素材

① 3Dプリンター専用に開発された専用粉末
EOS社は、金属3Dプリンター技術開発をいち早く手がけてきた企業です。約25年の歴史を持っています。この歴史の中でレーザーに出力と金属粉末素材に関しては多くの知見を持っています。 
ミクロンオーダー(ガスアトマイズ法)で粒径の分布に拘った金属粉末素材は金属の密度、強度にも大きく関わってきます。材料の精度にも拘りをもってこそ質の良い金属製品が出来上がります。EOS社の3Dプリンター用の専用金属粉末素材は、そのための条件を十分に満たしています。

② 高品質な球形状
金属3Dプリンター技術で使用する金属粉末素材は、サイズが揃っているだけでなく球状をしていることも重要です。金属3Dプリンターでは金属粉末素材を敷き詰める動作がありますが、その時に粉末の流動性が密度に大きく関わる事がわかっています。EOS社は、その粉末粒度と形状においてに知見をどこよりも多くもっており、金属3Dプリンターにおいて、最適な粒度と最適な形状の粉末を提供して頂けます。弊社での取り扱い材料の種類はマルエージング鋼、インコネル718、アルミニウム、チタン64となっております。

日本での3Dプリンター用金属粉末素材

日本国内においても3Dプリンター用の金属粉末素材の製造は既に行われています。新たなアトマイズ法により本当に真球に近い粉末が販売されようとしています。粒径の品質も「さすが日本人」というくらいしっかりした物になっています。しかし、価格的にはまだまだ高額とうことには変わりまりません。3Dプリンターの普及とともに改善してくるとは思いますが・・

弊社では新素材での3Dプリントの開発にも取り組んでいます。それらの素材に関してはドイツからの購入品ではなく、日本の金属素材メーカー様から供給を受けております。現段階ではまだ本当に開発と言った段階で密度や強度までたどり着いておりません。が・・現状の3Dプリンター用の金属粉末素材はヨーロッパ規格であって日本で必要な素材ではありません。今後の3Dプリンターの活用を更に発展させるには日本で必要な金属粉末素材が必要で、それを造形できる技術が必要になると思っています。たくさんの金属3Dプリンターが国内にも存在しておりますので、日本独自の素材の開発と造形技術を融合させたいと思っております。

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