三菱電機、5軸制御とレーザー加熱を用いた金属3Dプリンターで省資源と精密加工を実現
三菱電機は、ワイヤー・レーザー金属3Dプリンター「AZ600」を 2022年3月1日より販売開始。世界初の空間同時5軸制御と加工条件を協調制御するデジタル造形技術により、3Dプリンティングの省資源化や高効率化を実現する。
ワイヤー・レーザー金属3Dプリンター「AZ600」の特徴
三菱電機は、ワイヤー・レーザー金属3Dプリンター「AZ600」の販売を開始した。その注目すべきポイントは大きく分けて2つある。
金属3Dプリンターで高精度を実現
まずひとつは、 従来のワイヤー方式よりも高精度を実現した造形技術の向上だ。
金属3Dプリンターは、主に粉末方式とワイヤー方式があり、AZ600はワイヤー方式を採用している。ワイヤー方式は、「はんだ付け」を知っている人には理解が容易だ。ワイヤー状の細長い金属を加熱して融解させ、積層したい箇所で固めて立体構造を形成していく。
ワイヤー方式は、資源の無駄が少なく、効率的な造形が可能だ。一方で、精密加工には向かないという欠点もあった。従来は、熱源にアーク放電を用いていたため、熱が広範囲に拡散し、融かしたい部分だけを融かす、ということが難しい。
そこで、AZ600では、熱源としてレーザーを用い、熱を精密に制御した。結果として、従来のワイヤー方式よりも高精度に、金属3D造形が可能だ。
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5軸制御で省人・省資源に貢献
AZ600のもうひとつの注目ポイントは、世界初の「空間同時5軸制御」だ。5軸とは、すなわち「縦（x）、横（y）、高さ（z）」の3軸に加え、2つの回転軸を有すことを意味する。
AZ600では、この「5軸制御」や「レーザー出力」、「ワイヤー送給」などの加工条件を協調制御する。つまり、「ワイヤーを融かしながら、軸を回転させる」や、「ワイヤーの送給速度を落として精密に造形する」など、これまでにない造形プロセスが可能となった。
使用者の工夫次第で、これまでにない立体造形の道が開かれるだろう。
三菱電機が「AZ600」で実現したいこと
三菱電機は、AZ600 の活用例として、TIG溶接（Tungsten Inert Gas 溶接）の代替を挙げている。これまで熟練者が手作業で行うことの多かった TIG溶接を AZ600 で代替することによって、省人化が期待できる。
また、切削工法の代替としても利用可能だ。
従来の切削工法は、彫刻のように金属を切り出し、部品を造形する方法だが、削り出す際に無駄になる部分が多かった。こうした工法に対し、三菱電機は、AZ600を用いた「ニアネットシェイプ工法」を提案する。
ニアネットシェイプ工法とは、3Dプリンターによって、最終形に近い状態まで粗く造形した後、切削で仕上げを行う方法だ。こうすることで、短時間で造形ができるだけでなく、廃棄材料が少なくて済む。プロペラ製作に係る廃棄材料を、従来の切削工法とニアネットシェイプ工法で比較したところ、ニアネットシェイプ工法によって、廃棄材料が 8割削減できることが分かった。
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