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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

 三菱電機が発売する、ワイヤー・レーザー金属3Dプリンター AZ600の外観
ワイヤー・レーザー金属3Dプリンター AZ600(出典:三菱電機)

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。

業務用3Dプリンターの造形方式を詳しく知りたい方はコチラの記事をご覧いただきたい。

≫ 業務用3Dプリンターの造形方式はどんなものがあるか知りたい方はコチラ

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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。

図 ニアネットシェイプ工法で製作した船舶用プロペラ(出典:三菱電機)

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