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どうも、しぶちょーです。今回も、ものづくりのラジオをやっていきたいと思います。
このラジオは、産業機械の技術者である私が、ものづくりに関するトピックを、主観を交えながら、ザックバランに紹介するラジオです。
小難しい技術の話はしないので、何か作業しながら聞いていただければ幸いです。
さてみなさん、3Dプリンターと言ったら、どういうものをイメージしますかね?
昨今ね、一般的にもだいぶ3Dプリンターって認知されてきて、家庭用の3Dプリンターもかなり安価で手に入るようになってきました。
実際、私の家にもね、3Dプリンターありますし、バリバリに使っています。このラジオでもね、過去に
素晴らしき機械の3Dプリンターの世界というテーマで、第4回ぐらいにですね、3Dプリンターを取り上げています。
そんな家庭用の3Dプリンターの影響もあってですね、3Dプリンターと言ったら手のひらサイズの樹脂部品を
プリントすると。そういうイメージが強いんじゃないでしょうか。あのね、認識としては間違いないんですけど、実は樹脂だけじゃなくてですね、
金属もプリントできる技術があるんです。ということでね、今回のテーマは金属3Dプリント技術
アディティブマニファクチャリングって何なの?です。金属を3Dプリントするという3D積層技術
アディティブマニファクチャリング、略してAMなんて呼ばれますけども、その技術について今回は解説していきたいと思います。
実はね、この技術自体はね、結構昔から研究されてたらしいんですけど、それがね、3Dプリンターが普及することによって
近年一気に客航を浴びることになってきました。今まさにね、製造業に新しい風が吹き込みつつあるということです。
製造業に関わっている人とか、これから足を踏み入れる人っていうのは、ぜひとも知っておいて損のない内容かなと思います。
できる限りね、簡単に耳で聞いてわかるように解説していきます。それでは行きましょう。まずね、アディティブマニファクチャリングと言葉の意味を説明していきます。
アディティブマニファクチャリング、アディティブマニファクチャリング、アディティブマニファクチャリングとか言えましたけどね、3回ぐらいに1回は噛みそうな感じです。
カタカナばっかりで、小難しい感じがしますね。意識高い系のインテリジェントな響きもあると。そんなアディティブマニファクチャリングなんですけど、
3D積層造形技術のことを指しています。つまるところ、3Dプリントのことですね、結局は。
物々しくね、アディティブマニファクチャリングなんて呼んでますけど、この言葉自体はですね、金属のみならず、樹脂とか繊維とか材料によらずですね、
素材を積層して物を作る技術、これの総称なんですね。だから厳密に言うとね、カテヨン3Dプリンターもアディティブマニファクチャリングと言えるんですが、
昨今は金属の3Dプリント技術のことをアディティブマニファクチャリングと呼ぶパターンが多いんで、それを覚えておくと良いでしょう。
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ここからもう面倒なんで、アディティブマニファクチャリングをAMと略していきます。もう皆さんの頭の中に十分この言葉刷り込まれたと思うので。
AMという言葉、それぞれ単語の意味を見ていきますと、A、アディティブですね、負荷的なという意味です。
Mはマニファクチャリング、これは製造ですね。このマニファクチャリングを知らない人は製造業にいないと思うんですけど、
Aのアディティブ、この負荷的なという意味が非常にポイントです。ここでちょっとだけ話を逸れますけど、
部品を製作するために機械加工ってするんですけど、この機械加工って大きく分けると3種類に分けることができます。
一つ目は除去加工です。除去加工っていうのは工作機械とかで行われる一般的な金属加工です。
まずゴリっと材料があって、そこから不要な部分を工具でガリガリと削り取っていって、部品の形にしましょうねという加工です。
もう一個は蘇生加工です。蘇生加工は力を加えてグニグニと材料を変形させて、部品を作る方法です。
3つ目これが負荷加工ですね。これは材料に対して、さらに材料を盛り付けて部品を作るというイメージです。
除去加工とは真逆の概念ですね。削り取るんじゃなくて付けていくみたいな。
AMというのは負荷加工に分類されます。ちなみに身近な例で言うと溶接、これも一応負荷加工に含まれます。
こんな感じでAMの立ち位置がわかったところで、じゃあAMできると何か良いことあるの?ということを話していきます。
実はというか当然ありますね。AMでできる嬉しいこと3つあります。主にこれを紹介していきます。
まず一つ目、切削加工では作り出せない複雑形状の部品を製作することができます。
切削加工は先ほど説明した除去加工ですね。除去加工って専用の工具で不要な部分をガリガリと除去していくので、当然のことながら工具の届かない部分って除去できないですね。
だから必然的に部品の形状は工具の形とか届くかどうかに依存します。依存するというか、製作上の制約が必ずあるので、つまり作れない形がありますよということです。
極端なことを言うと例えば真四角の鉄の塊で中空洞とか、こんな部品絶対作れません。
だけどもAMだったら、そういう無茶苦茶な部品でも製作できちゃうんですね。どんな形でもできるかって言われたら、厳密にはちょっと違うんだけど、この製作上の制約っていうのが非常に少ないんで、
例えばコンピューター解析を用いて、形状をね、とにかく最適な形を作ったもの、それが作れるか作れないかわかんないけど、これが最適ですよっていう形のものとかをすぐポンと作ることができます。
そういう最適化ってトポロジー最適化とかも言いますけど、こういう解析技術とかと非常に相性がいいわけです。
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この製作上の自由度ってめちゃくちゃ重要です。今の設計技術って部品の製作上の制約がある前提で成り立ってます。
つまりね除去加工を行うって前提で技術のノウハウがあるわけです。ところがね、アディティブマニファクチュアリングって言っちゃったけどAMね。
AMが普及してくると機械設計の考え方とか今後のものづくりの考え方がまるっと変わっちゃうわけですね。
だってさ部品ってさ、皆さんこう部品っていう言葉を聞いた時にだいたいさ、四角か円柱でしょ。
それってね加工しやすいからそういう形なわけですよ。四角形がねへこんでたり穴が開いたりとか円柱がちょっと細くなってたりとかテーパーになってたりとかそういう部品なわけじゃないですか基本的には。
極端なことはそうじゃなくていいんですね。昨年のねジムトスという展示会、機械の展示会があるんですけどそこで松浦機械というメーカーが、工作機械メーカーがAMを使ったデモ部品を展示してたんですね。
これが非常に面白い形でした。その部品の用途っていうのは冷却液を分配するような部品なんですけど、普通はなんか円盤状の部品に鉢の巣みたいに穴を開けてですね。
液を分配するという部品を作るんですけど、そのメーカーではAMを使って本当に車の駅マニみたいな部品を作ってました。
駅マニって言ってこうパッと思いくつかないかもしれないですけど、形状的にはねあのエイリアンっていう映画に出てくるフェイスハガーっていうなんかね顔をバシッとこう掴んでくるめっちゃ怖いモンスターがいるんですけど本当にあんな感じのグロテスクな部品なんですね。
それがもう本当に普通の工作機械のテーブルユニットの裏側にパチッとくっついてるみたいなめちゃくちゃアンバランスなんですけど、すげー面白いなと思いました。
逆にまあその普通の部品の裏側についてから違和感があるんだけど、今後も全体ですね機械全体がこういうね複雑でグロテスクな形にどんどんなっていくのかなと思わされた
展示出しでしたね。フェイスハガーわかんない人はねちょっとグロテスクなんですけどぜひ検索してください。
違うな、そっちを検索するよりもマズラ機械の展示で検索した方が多分出てくると思うんでそっちを検索してください。実物を見た方がいいですね。
これがね1個目のメリット複雑形状の部品が製作できますということです。 2つ目ですね。部分的に部品の材質を変えることができますよということです。
既存部品の材料の上に違う種類の金属をコーティングするようにですね積層することができます。
つまり一つの部品の中で必要な部分にだけ必要な特性や物性を持たせることができるということです。
例えばこう摩耗する部分ですね。他の部品と擦れちゃうよって部分だけ対摩耗性の良い材料を負荷するということができます。
本来は別の材料で作らなきゃいけないから別々の部品で作ってたものを一体化できたりですね。
焼き入れ対応してたものを単純にAMの金属積層で違う材料を積層するということに置き換えたりとかそういういろんな活用が考えられます。
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これは結構コストとか製作リードタイムに効いてくる気がします。 まだまだ工夫次第で用途が広がる発展途上の技術かなと思いますけど
個人的にはこういう実用からAMが広がっている気がします。 正直ね部品丸々一個を3Dプリンターで作っちゃおうっていうのはまだまだハードルが高いし
技術者側も結構それを言われてもリスクを感じると思います。 実際私が3Dプリンターで部品作るから設計してよって言われてもどうしようってなっちゃうんですね。
そういう意味で慣れるという意味でも一部だけを変えましょうとか 一部だけそういうふうに金属を塗布しましょうみたいなそういう活用って結構実用しやすそうな
なって技術者としては思います なんで後はねこういう活用事例というのはね情報としていろんなとこに共有されていくと
どんどんAMってじわじわと広がっていくのかなと思いました この2個目のメリットですね部分的に材質を変えることができるよということです
3つ目これはね部品のリペア可能ですということです これ非常にシンプルでして何か欠けたり折れたりした部分に
AMで同じ材料を盛り盛りって盛り付けてですね 削り直しちゃえば元通りになっちゃうねとそういうことですね
これだけいくとこの活用だけなんか弱くねって思うかもしれないんですけど全然そんな ことはないです
例えばまあちっこい部品ですねたネジ1個はさ本当にちっちゃい部品だったらまあ作り直そう ってなるんですけど
例えば航空機のねジェットエンジンの中の部品とかあったらどうでしょう 1点部品ってがでもたるみたいな大きさのめっちゃ大きいやつ
こういう部品ってちょっと加工をかけちゃいましたよっていうだけで市から作り出すのって めっちゃ嫌ですよね
あのねこういうそういう部品に限ってね特殊な耐熱合金とかで削り出してるんで 材料だけで数百万とかザラにするんですね
だからね必要な部分だけその特殊な材料を盛り付けてモートに戻してあげるとリペア してあげる
これがね非常に経済的にいいわけですこの航空機業界のビジネスモデルってすごく面白くて 国に航空機メーカーって飛行機本体売っただけだと
赤字なんですね でメンテナンスとか定期報酬で儲けていくとまあそういうビジネスモデルになってます
なんで効率のいいリペアができると保守ビジネスとして非常に高い利益を得れるという わけです
なんで特にね航空機産業から am に対してはね非常に高い注目が集まっていますと言われているんですが まあ正直猫の僕は一時情報があるわけじゃなくてそれに関しては
正直よくわかんないですこの ビジネスモデルっていうのはさ
当然それはさっき説明したビジネスモデルというのはその通りだと思いますけど ただその am でリペアした部品をすぐ飛行機で使えるんかっていうのはちょっと疑問があるんです
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よ というのはねこの航空機産業って部品のトレーサビリティめっちゃ大事にするんですね
だから一つ一つの部品がいつどこで誰がどのように作ったら これをめちゃくちゃ細かく管理しています
だからね航空機の部品って加工プログラムとか1個変えるにもめちゃくちゃボーダーで 手続きがいるんですよ
加工者の判断で例えばこの加工良くないからここをこういうふうに変えようとか ほんのちょっとでも加工変えれないんですよ
それはねそれだけは飛行機の事故って起こしたときに被害が大きいんで 確実な品質を担保するという意味で当たり前ちゃ当たり前なんですけどそんな環境で
am でリペアしましたって部品って多いそれとは使えないと思うんですよね まあその正直僕もね航空機産業に詳しいわけじゃないんで状況はわかりません正直
もう航空機業界だねもうそういう方法の認証とかで承認が進んでいるのかもしれないと アメリカの超大手メーカーですね泣く子も黙る
ゼネラルエレクトリック車は am で実際にも飛行機の部品の保守をやって生産性が向上したんだ みたいな紹介記事を書いているブログとか結構あるんですけど今一つねこの情報
のソースがつかめないんで個人的に実際どうなんだろうなずっと思ってるって感じです ちょっとふわっとした情報で申し訳ないですけどまぁこれから進むかもしれないってレベルかもしれないし
実際全然取り組まれているよっていうあのレベルかもしれない まあとにかくのリペアっていうのは大事だよってことです
さらにちょっと航空機の話したんだせいしていいですか あのこっかの面白い話があって航空機の世界って飛行機を飛ばすのに必要な書類の量は
飛行機の重量と同じという言葉があるらしいんですね これ冗談じゃなくて飛行機1台作るにそんだけ書類が必要なんですよ
例えばジャンボジェットね一般的なジャンボでジェットってだいたい 350トンぐらいあるらしいんですね
で a 4用紙1枚ってだいたい4グラムなんで 意味意味ある計算かなんですけど真面目に計算するとですね
飛行機1台を飛ばすのに a 4サイズ換算ですね 8750万枚の書類がいるんです
約1億ですねもう1億枚の書類がいるとめちゃくちゃですよ この飛ばすっていうのはあの飛行機の形式照明を取得する必要があるんですけど
まあそれを取るために必要な書類ってことです もうめちゃくちゃですよね1億枚の書類を揃えろっていうのはもう困難ですね
これが困難すぎて飛んだしたのが最早最近ねあの開発が中止された三菱 スペースジェットですね
とにかくこの形証明っていうのは難しくてできなかったんです ちょっとどんどん脱線するんだけどこれをうまくやったのがホンダジェットなんですね
ホンダジェットっていうのは8人乗りのちっちゃいビジネスジェットなんですけど これがねすごいの本当にホンダジェットの開発ストーリーってめちゃくちゃすごいし
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すげー頭いいですよねこの賢いほんとやり方が しかもそのめちゃめちゃ暑いんですねものづくりの話としてもだからね早く映画化してほしい
んですけど僕は ちょっとこの話をしだすとねポッドゲスト終わっちゃうで今回しませんけど俺ぜひ本で
読んでほしくて紹介します あのホンダジェット開発リーダーが語る30年の全奇跡っていう本があるんです
これね あの絶対読んでほしい僕も2、3年前ぐらいに読んだのかな
でもう本当に俺はこういう開発が一致したいんだってそれを読んだ こともあってですね転職を試みようとしたぐらいのそのぐらい暑い本なんでこの
ポッドキャストの概要欄にリンク貼っておくんで興味のある人はねぜひ買って読んで みてください
めっちゃ面白いです 全然あの話が脱線したんですけど
戻すとリペア am のメリット3つ目 まあ部品のリペアができますよということです
ここで話を一旦整理するとですね am でできて嬉しいことは3つです 切削加工で作れない複雑形状の部品ができちゃいます
2つ目部品を部分的に材質変えることができちゃいますと 3つ目ね部品のリペアできちゃいます
この3つ抑えておけばいいかなと思います 次はちょっとね込み入った話なんですけど
am の種類の話です am ってねどうやって金属積層していくかっていうやり方によって種類が分かれて
ます すごいこまごまねいろんな種類があるんですけどまずは大きく2つ
これだけ知っておけばいいかなと思うのを紹介します それがですねちょっとあの専門用語になっちゃうけど
メタルデポジション方式とパウダーベッド方式ですね この2つの単語は覚えておいて損はないかなと思います
簡単に説明しますけどまずメタルデポジションなんですけどこれはですね ノズルからピュッと金属の粉末が噴射して
そこにレーザーとかを照射してね金属を溶かしてペチョペチョっと あの豆腐していくそういうイメージの積層です
デポジションっていうのはあの蓄積という意味です みんなねあの缶スプレーとかで塗装したことあるかなプシュープシューつって
あれをあれと同じ感じかな何度も何度も買って スプレー豆腐する感じでどんどんのの積層して森森森森と材料を盛り付けていくという感じ
一方パウダーベッド方式っていうのは まずね金属の粉末ですねこれをね精密に薄く専用の機械の中に敷き詰めて
そこにレーザーとかの熱源を当てて溶かすとさて積層していく方式です 溶かして一層目ができたらまたその上に薄く金属の幕
貼って金属の膜をね作ってもう一回レーザー当てて積層していく また金属の粉をビューッと一層作ってまた積層していく
レーザーで溶かすとこれをずっと繰り返していくと一層一層印刷してものの形だ これがねパウダーベッド方式という名前の金属積層の方法です
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まあその通りね金属粉のベッドを作るわけですね 基本的にこのパウダーベッドっていうのが金属3 d プリンターの主流とはなります
これはねこのパウダーベッドは何もないところから 金属の部品をプリントするのに適してます
そして非常に形状精度がいいです 3 d プリターの中では逆に猫の今ある材料の上にとかさ
追加でこう言いさしていくってことができないんでさっき説明した 違う金属を印刷するようとかリペアとかそういう用途ではメタルデポジションですね
吹き付けて印刷するとそれがいいかなという感じです この2種類ですねざっくり分けるとまぁだいたいこの2種類になるんで
これ覚えておくと am 見るときの参考になるかなと思います ここまでね
am の素晴らしさ語ってきましたけどデメリットの課題にも軽くだけ触れていこうと思います 最大のデメリットはコストです
シンプルにた系ってことですね 機械も材料もた系です
結果それで作る部品もた系そういうわけですね あまり具体的な値段はね僕も覚えてないというかはっきりは言えないんだけど
3年前にね話を聞いたときはこの材料のパウダーですね パウダーね1グラム数10円とか平気でした気がしますね
その時は結構ね高い金属だったんだけどそれでもグラムで数10円 グラムで数10円てめっちゃ高いなって思った気がします
今はね多分ちょっと安くなっていると思うんだけど当時ですね当時とも3年前ぐらい ですけどまあ本当に高かったです
もう一つのデメリットは制作時間ですシンプルにおせえってことですね 段取りとか含めると試作品1点だけ作るんだったら
ダントツ3 d プリターのが早いです極端な足ね3 d モデル作ってそれはパンって打ち込んで ボタンポチーでできるんです
極端な足ねただ段取りとかを含めずにシンプルに1点の部品を作る時間だけで 比較するとでやっぱ
切削の方が全然早いですね量産のすることを考えると全然話になるわけです と言っても最近だって1回プリンターを使ってね
1回の印刷でもう同じ部品をパーで作ったりとか 違う種類の部品を猫を並べて一気にいろんな部品を作ったりとか
あとその機械自体の印刷スピードも年々技術者をどんどん上げてるんで こういった問題もまあ年々解決されていくのかなぁとは思っています
そういう背景もあってですね am っていうのはね今後徐々に広がっていくというこれは確実ですね 昨年ね東京ビッグサイトで開催された
日本最大級の工作機は日本一 ジムトフの2022でも新設で am エリアっていうのはね
まるまる一貫貸し切って展示されたんですね そのエリアにはもう本当に am 機しかないわけですよ
めちゃくちゃ注目度が高いですよねただかそってなんですね あんまり人来てなかったんですよそのエリアにだからまだ実際の製造業の現場まで
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am が届いているかって言ったら全然そんなことはないなと思います ただねあのまあチャールズダービー氏曰く最も強いものが生き残るではなく
最も賢いものが生き残るのでもないと唯一生き残るのは変化できるものであるということ です
我々もねこの am が製造業に巻き起こす変化 これに対応していかなければ工業会に生き残ることはできないかもしれないと言える
ということですね少し大げさかもしれないですけど 家庭用の3 d プリンターが世間に与えた影響を考えると
穴勝ち間違いではないかなと僕は思います 最近は猫の ai がねもう爆発的に発展しててもうすごい注目が集めてますけど
am も同じぐらいねあの今後目が離せない技術の一つです なのでぜひともね今後も最新動向をチェックしていただければなと思いますし
僕もね情報発信としてあのアディティブマニファクチャルことも結構言いますんでね あの一緒に学んでいけたらなと思います
これ単純にね3 d 積層に興味があるっていう人は 実際にね家庭用の3 d プリンター買った方がいいと思いますよ
これめっちゃおすすめです 私もねあのまあもう2年前なのかな3 d プリンター買ったの
なりますけどもう持つだけで世界変わります本当に それはねまぁぜひ過去のパッドキャスト聞いていただいたりとかね
自分でこの3 d プリター調べていただければいいと思いますけど もうねあのそんなに高くない数万円で12万で買えるやつもあるんで
おすすめは高い奴ですけどあのぜひとも猫の手元でこう ものを作ってみるというのがまた一歩としてありかなと思います
新しい技術話したねいつ聞いてもワクワクしますよね このアディティブマニファクチャリング今後もね期待です
ということで今日のテーマはここまでですここからはちょっと宣伝をさせてください 日刊工業新聞さんから出版される機械技術という雑誌の記事を執筆しました
好評発売中でございます 非常に多くの反響をいただきありがとうございます今売ってますんでね
ぜひとも買っていただければと思いますあのリンクはこのポッドキャストの概要欄の ところに貼っておきますんでね
ぜひチェックしてください機械技術4月号ですね特大号 テーマは新人必見機械加工現場の素朴な疑問です
合計40ページ近く書きました 工作機械切削工具材料図面キャドキャムなどなどですね
新入社員若い社員がこう疑問を抱きやすい用語に対して q & a 公式ですね 写真やイラストを交えて分かりやすく解説していきます
ぜひともねお買い求めいただければなと思います 柴田工業大学の沢先生という方と共同執筆で70項目近い
加工現場の疑問に答えてます 加工現場とあるんですけどまぁ技術者だったら誰でも知っておくべき内容ですし
あの後輩の後輩というか部下の育成とかにもね 使える資料になってますのでぜひとも買っていただければなと思います
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ということでえっと今日のテーマここまでです 私はですね支部長技術研究所という技術ブログ運営します
週1好品を目標に更新してますのでそちらもぜひ覚えてみてください 今回紹介した内容もブロー基地になってます
文字で読みたいよって方はですね説明やのリンクから飛びますのでそちらからも お願いします
ツイッターでも毎日役立つ技術情報を発信します朝7時10分夕方18時20分に投稿して ますのでそちらもよかったらチェックしてください
またフォローいただけると嬉しいですものづくりのラジオのハッシュタグもありますんで このラジオの意見や感想などシャープものづくりのラジオにタグをつけてのタグをつけて
つぶやいていただけると非常に嬉しいです あのものづくりのラジオのはねあのアルファベットの小文字で no なんでそこ
注意ください というわけで今回ラジオはここまでです以上支部長でしたではでは
