CHALLENGE

3Dプリント部品の生産を産業レベルにスケールアップし、航空宇宙産業の高い基準を満たしながら、生産環境の産業効率を維持します。

SOLUTION

統合されたAMソフトウェアソリューション

INSIGHT/HOW

2022年から2023年の間に、年間6万個のTiALブレードが生産されると推定されています。

ボーイング社の次世代ジェット機777Xのために開発された世界最大のジェットエンジンGE9Xは、2018年3月にGEの飛行試験場で初飛行を行いました。その重要な3Dプリントされたタービン部品がどのようにMaterialiseソフトウェアソリューションを使用して作成されたか、また、これらの同じソリューションがどのようにIndustry 4.0の認証製造による量産の力になるかをご覧ください。

アディティブ・マニュファクチャリング(AM)の新時代にあって、GEアビエーションは3Dプリントを使用して航空産業を前進させています。例として、有名な3Dプリントの燃料ノズルは、設計最適化のベンチマークとなっています。このサクセスストーリーは、3Dプリントがどのように特定の製造アプリケーションに付加価値を与えることができるかを実証しています。今日、私たちはさらに一歩進んでいます。AMは産業用大量生産に取り組む準備が整いました。また、 Avio Aero (GEアビエーション事業)は、世界最大のジェットエンジンGE9Xを開発しました。

世界最大のジェットエンジン用タービンブレードを3Dプリントすることは、従来の成形技術よりもクリーンで安価な方法です。
画像: © Avio Aero. 無断複写・転載を禁じます。

産業規模での認証3Dプリントの課題に応える

直径11フィートのエンジンには、イタリアのアビオ・アエロ・カメリ工場でチタンとアルミニウムの合金で作られた低圧タービンブレードを含む6種類の3Dプリント部品が搭載されています。3Dプリントされたブレードは、熱や力を含む過酷な条件に耐えながら、エンジン内部で毎分2,500回回転します。すべての技術的要件を満たすだけでなく、3Dプリントされたブレードの製造プロセスは、これらの部品を製造するために使用される従来の成形技術よりもクリーンで安価です。

Materialise Build ProcessorsとStreamicsを統合したArcam EBMマシンは、Avio Aero社の3Dプリントビジネスを効率的、確実、生産的、安全に拡大することを可能にします。画像: © Avio Aero. 無断複写・転載を禁じます。

Avio Aero社では、ピーク時(2022年から2023年の間)までに、これらの3DプリントTiAlブレードだけで年間6万枚のブレードが生産されると予測しています。そのため、航空宇宙産業の高い基準を満たし、生産環境の産業効率を維持しながら、3Dプリント部品の生産を産業レベルにまでスケールアップすることが課題となっています。この目標を念頭に、Avio Aero社は、現在工場で稼働している40台の既存のArcamシステムに加えて、年末までに10台のArcam(GE Additive)電子ビーム(EBM)装置を追加する予定です。

Robust and integrated software solutions to power Industry 4.0

工業規模での認定3Dプリントには、機械操作時間の効率化、無駄の最小化、コスト管理など、高い処理能力を確保しながら、最大限のトレーサビリティ、品質管理、再現性が求められます。

Arcam Build Processor は、ソフトウェアとプリンタのシームレスな統合を可能にし、ワークフローを簡素化することで、生産のコントロール性を向上させます。画像: © Avio Aero. 無断複写・転載を禁じます。

設計から生産、仕上げに至るまで、プロセスの各ステップを最適化して統合し、このシームレスで効率的なデジタル生産セットアップを可能にする必要があります。この課題に正面から対応するために、Avio Aeroは、3Dプリントビジネスを効率的、確実、生産的、安全に拡張できる堅牢で統合されたAMソフトウェアソリューションを利用しています。

接続性、トレーサビリティ、生産性 - ソフトウェアがどのように役立つか

2013年にカメリの生産施設がオープンして以来、Materialise StreamicsのAM管理システムは、Avio AeroのAMプロセス制御と自動化を可能にする重要な要素となっています。

Streamicsは、各プリントの状態、生産にかかる時間、プリントが次のステーションに行く準備ができたときのデータをAvio Aeroに提供しています。画像: © Avio Aero. 無断複写・転載を禁じます。

Avio Aero社がStreamicsを選択した理由は、Avio Aero社が要求の厳しい航空宇宙用付加製造基準のAMプロセス制御、プロセス標準化、プロセス自動化、プロセストレーサビリティの要件を独自の方法で満たしているからです。Streamics は接続性を高めるように設計されており、Avio Aero 社にとっては、AM ビジネスを ERP システム(SAP)と統合する可能性があることを意味しています。

プラットフォームの準備から仕上げまで、すべての製造オペレーションがStreamicsを介して実行されます。このプロセスは、Materialise Magicsでのパーツファイルの準備から始まり、パーツの固定、位置決め、サポートの生成、ラベリング、その他多くのデータとビルド準備作業に必要なすべてのツールを提供します。その後、プラットフォーム準備を自動化しながら、すべてのAMプロセスデータを保存、追跡、可視化し、Streamicsを介してマシンとビルドジョブを一元管理、監視します。

「私たちにとって、Materialiseソフトウェアを使用することの最も重要な利点は、3D造形機をSAPの生産計画ツールに直接接続できることです。この接続により、各印刷の状態、生産にかかる時間、印刷が次のステーションに行く準備ができたときのデータが工場の現場から提供されます。」
- ダニラ・マルコ、デジタル技術アディティブリーダー

さらに Avio Aero は、Materialise と Arcam の提携により、40 台の Arcam Electron Beam Melting (EBM) マシンを稼働させることができます。統合された Arcam ビルドプロセッサは、機械との通信をよりシームレスにし、Avio Aero はブレードのビルドに最適なパラメータを設定できるだけでなく、フィードバックを取得し、特定のビルドジョブデータを Streamics にトレースして保存し、最適なトレーサビリティと制御を実現します。

「Arcam Build Processor は、当社が使用している Materialise ソフトウェアソリューション Magics と Streamics の両方と統合されています。この統合により、当社の生産環境全体が合理化されます。シンプルなだけでなく、ビルドプロセッサを使用することで、Streamics はすべての造形ジョブのデータを保存できるようになり、最終的には生産をよりよく管理できるようになりました。これは航空宇宙産業では非常に重要なことです。」
- ダニラ・マルコ、デジタル技術アディティブリーダー

Soaring to new heights in AM, together

インダストリー 4.0 の時代には、緊密なコラボレーション、信頼できるパートナーシップ、統合された AM ソフトウェアソリューションが、より多くの制御、効率性、選択肢、生産性の向上を可能にしています。この例では、業界のリーダーである Avio Aero (GE アビエーション事業)、Arcam (GE Additive)、ボーイング、そして Materialise の相互作用が、世界最大のジェット機の飛行を可能にするタービンブレードに結実しました。さて、Materialiseはどのようにしてお客様のプロジェクトの立ち上げを支援することができるでしょうか?

Avio Aero社は、イタリアのカメリにある工場で6万点のタービンを3Dプリントすると見積もっている。
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ヘッダー画像。 イタリアのカメリにあるAvio Aero社の工場では、チタンとアルミニウムの合金から低圧タービンブレードが3Dプリントされています。画像: © Avio Aero. 無断複写・転載を禁じます。

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