EHLA3D技術でAMの新境地を開拓 ― マキノ社、フラウンホーファーレーザー技術研究所（ILT）

2024.07.11

マキノ社とフラウンホーファーレーザー技術研究所（ILT）は、EHLA技術とEHLA3D技術を駆使してAMの可能性を大幅に拡張した。EHLA3Dを5軸CNCプラットフォームに統合することで、高強度材料を使用した複雑な形状の生産、コーティング、修理が効率的に行えるプロセスを開発。これにより、重要産業における部品寿命の延長と生産時間の短縮を実現し、循環経済の基盤を築くものとして注目されている。［上部画像はフラウンホーファーレーザー技術研究所（ILT）のプレスリリース。出典：フラウンホーファーレーザー技術研究所（ILT）］

1 プロジェクトの背景と目的
2 マキノ社とフラウンホーファーレーザー技術研究所（ILT）の協力体制
3 5軸CNCプラットフォームへの統合
4 高性能部品の修理とコーティング
5 産業への実装
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プロジェクトの背景と目的

レーザー技術は製造業、特にAM分野で重要な役割を果たしている。日本の工作機械メーカーであるマキノ社とフラウンホーファーレーザー技術研究所（ILT）は、極超高速度レーザー溶接技術（EHLA）を5軸CNCプラットフォームに統合することを目標にしている。このため、EHLAプロセスに必要な高速かつ動的な工作ヘッドの動きを実現するキネマティクスの開発が必要だった。

このプロジェクトは、自動車、航空宇宙、医療機器などの分野で求められる製造プロセスの効率化とコスト削減のニーズに応えるものである。これらの分野では、複雑な形状や高強度を必要とする部品の製造が増加しているが、従来の製造方法では対応が難しかった。そのため、マキノ社とマキノ社とフラウンホーファーレーザー技術研究所（ILT）は、高速かつ高精度な加工が可能なEHLA技術に注目し、この技術を5軸CNCプラットフォームに統合することで、新たな製造プロセスを確立しようとしている。

マキノ社とフラウンホーファーレーザー技術研究所（ILT）の協力体制

EHLA（Extreme High-Speed Laser Application）技術は、高速レーザー金属堆積の一種であり、金属粉末をレーザービームで高速に溶融させ、基材に堆積させるプロセスである。特徴として、従来のレーザー堆積技術に比べて非常に高い速度で加工が行える点であり、これにより生産性が大幅に向上する。また、複雑な形状の部品にも対応でき、高強度材料の加工が可能であるため、航空宇宙や自動車産業など、厳しい品質要件を満たす必要がある分野での利用が期待されている。

マキノ社とフラウンホーファーレーザー技術研究所（ILT）の協力体制は、両社の強みを生かしたものだ。マキノ社は高精度なCNC機械の開発で知られ、フラウンホーファーレーザー技術研究所（ILT）はレーザー技術の研究と開発において世界的に評価されている。マキノ社がCNCハードウェアとプロセス制御の設計を担当し、フラウンホーファーレーザー技術研究所（ILT）がEHLA技術の最適化とプロセスパラメータの調整を担当した。

5軸CNCプラットフォームへの統合

EHLA技術を5軸CNCプラットフォームに統合することは、本プロジェクトの核心で、多軸の動きを駆使して複雑な形状を精密に加工することが可能となった。特に、旋回テーブルと傾斜機構を備えたプラットフォームは、様々な角度からのレーザー照射を実現し、高精度かつ効率的な加工を可能にした。また、プロセス制御の再設計により、材料とレーザービームの相互作用を正確に管理し、高品質な仕上がりを実現した。

高性能部品の修理とコーティング

高負荷にさらされる高品質な工具や機械部品の修理とメンテナンスは、本プロジェクトの主要な目標の一つであったが、マキノ社とフラウンホーファーレーザー技術研究所（ILT）は適応されたEHLA3D技術を用いてこれを実現した。さらに、EHLA3D技術は摩耗部品のコーティングにも成功し、これにより部品の耐用年数が大幅に向上した。EHLA3Dは、耐摩耗性コーティングを正確かつ効率的に施すことができるため、鉱業や重工業などの様々な分野で部品の寿命を延ばすためのコスト効果の高いソリューションとなっている。

マキノ社が新しいAML 500加工機に結果を迅速に実装できたことは、同社のCNCシステムの柔軟性を示している。また、実際の応用例からもわかるように、EHLA3D技術は単なる理論的な概念ではなく、コスト、効率、性能の面で大きな利点を提供する先進的で堅牢かつ産業的に適用可能な技術である。産業顧客とフラウンホーファーILTとの協力により、実験室を超えた製造技術の実質的な改善が達成された。

マキノは共同プロジェクトの成果を新しいAML 500加工機に実装した。 — マキノ社は共同プロジェクトの成果を新しいAML 500加工機に実装した。

将来の開発において重要な側面は、EHLA3Dプロセスの新しい応用分野を特定し、検証することである。加工可能な材料システムが非常に柔軟になったため、この拡張されたEHLAプロセスは、通常のLMDプロセスが持つ制限を超えた応用分野にも適用できるようになる。特に、複数の材料システムや微細構造のプリントに関する応用がこれに該当する。