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次世代SLMシステムのブループリント作成

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November, 14, 2017, Aachen--積層造形法(AM)は、工業生産でますます重要になってきている。決め手は、構築体積のスケーラビリティとAMシステムの生産性である。こうした背景に対して、フラウンホーファーレーザ技術研究所(Fraunhofer Institute for Laser Technology) ILTの研究チームは、選択的レーザ溶融(SLM)技術のさらに進んだ開発を行っている。そのために新しいSLMラボラトリシステムがアーヘンに構築された。効果的に利用可能な構築体積は1000㎜×800㎜×500㎜であるので、同システムは大型金属コンポーネントを迅速かつ高信頼工程で製造することができる。
 AM連続生産の拡張成功は、構築体積の拡張とAMシステムの生産性を条件とする。これは、SLM法、フラウンホーファーILTで開発されたレーザ粉体床溶融(L-PBF)にも適用される。
 フラウンホーファーILTが構築した新しいSLMラボラトリシステム(利用可能な構築体積1000㎜×800㎜×500㎜)は、今日使用されている商用SLMシステムよりも著しく大きい。テストシステムにより、フラウンホーファーILTは、大型SLMシステムが実現可能であることを実証しようとしている。ラピッドマニュファクチャリンググループのChristian Tenbrockによると、開発作業の焦点は、「露光とシールドガスフローの新戦略」。
 確立された不活性ガス吸収戦略は、大型構築体積にはもはや効果的ではない。その代わりに、フラウンホーファーILTの研究チームは、局所シールディングシステムをもつ小型、可動加工ヘッドアプローチをベースにしている。これにより、どんなサイズの構築体積でも全ての加工ポイントに一貫した不活性ガスの流れを保証できる。
 研究チームは、ファイバレーザと、コスト効果の高いダイオードレーザによる露光コンセプトでシステムをテストしている。ミラーをもつ確立されたスキャナシステムの研究に加えて、非常に動的なリニア軸といくつかの個別制御ダイオードレーザを持つ可動加工ヘッドの研究も行っている。このマルチスポット加工の利点は、ビーム源の数を増やすことでシステムの構築率を著しく、しかも経済的に増やせることである。その新しいシステムコンセプトでは、軸システムの移動長を拡大するだけで構築体積も増やせる。光学系変更は不要である。Christian Tenbrockは、「両方の光学系は賛否両論あるので、われわれは引き続き両方のアプローチを追求していく」とコメントしている。
 もう1つの重要なポイント、特にシステム開発者にとって重要なポイントは、研究チームがシステム技術だけでなく、効率的な工程管理パラメータの開発も行っていることである。「露光と経路計画、適切なプロセスパラメータのインテリジェント戦略により付加価値が生まれる」とTenbrockは説明している。この開発の長期目標はSLMの新しいアプリケーションを開くだけでなく、SLMパーツの内部応力やひずみなどの課題に取り組むことである。特に、新しいシステムコンセプトにより、機能的に最適化されたSLM構造コンポーネントをXXLスケールで製造することが可能になる。これは航空宇宙、自動車、工具、造型産業など、要求の厳しい分野向けに、軽量設計や機能統合と言った新たなトレンドにしたがって作製する。
(詳細は、www.ilt.fraunhofer.de)