第154回蔵前技術士会例会

21.Feb.2015㈱松浦機械製作所 技術本部 AMテクノロジー

漆崎 幸憲

－三次元プリンターの最新技術－

�世界の「ものづくり」の潮流はデジタル化

図面 ⇒ 3Dモデルの直接利用

�AM技術の進歩ラピッドプロトタイピング（RP：Rapid Prototyping）

ラピッドマニファクチャリング（RM: Rapid Manufacturing）

アディティブマニファクチャリング（AM：Additive Manufacturing）

中量産化できる装置の実用化が進めば・・・

世界の「ものづくり」の構図が一気に変わる!?

中量産化できる装置の実用化が進めば・・・

世界の「ものづくり」の構図が一気に変わる!?

何故、今AM・3Dプリンターなのか？

National Network Manufacturing Innovation (NNMI) 1000億円

Manufacturing Technology Center60億円

Direct Manufacturing Research Center (DMRC)

Chengdu 3D Printing Design Experience Center 75億円

Coverage on 3D Printer is expanding

Laser Valley Industry Alliance

各国取組み

日本取組み 金属造形装置開発

･コストダウン･高速/高精度化･多様な金属材料対応･37億円：2014年度予算･5年間：2014年～2018年

AM WORLDWIDE MARKET 1

Source: Wohler Associates

Market Size

$3.4 Bil.

End 2014

材料・結合剤噴射法Material・Binder Jetting

シート積層法Seet Lamination

材料押出法Material Extrusion

液槽光重合法Vat Photopolymerization

AMの種類 1

粉末床溶融結合法Powder Bed Fusion

レーザ

電子ビーム

指向エネルギー堆積法Directed Energy Deposition

Deposition surface

Sealed gas

Laser beam

Powder

AMの種類 2

金属光造形複合加工機とは

積層造形技術

高速ミリング加工技術

マツウラ：⾦属光造形複合加⼯のパイオニアマツウラ：⾦属光造形複合加⼯のパイオニア

世界初世界初

LUMEX Avance-25

2002

2006

2004

2008

2010

LUMEX Avance-25

M-Photon 25Y

M-Photon 25C

LUMEX 25C

Nd:YAGレーザNd:YAGレーザ

CO2レーザガルバノスキャナCO2レーザガルバノスキャナ

Ybファイバーレーザガルバノスキャナ内製化Ybファイバーレーザガルバノスキャナ内製化

CO2レーザ主軸内製化CO2レーザ主軸内製化

レーザ⾼出⼒化（200W ⇒ 400W）⾼剛性主軸開発

レーザ⾼出⼒化（200W ⇒ 400W）⾼剛性主軸開発

金属光造形複合加工機の経緯

一般的な積層造形の工程

・寸法精度 ： ±0.1 mm程度・面粗度 ： Rz50 um程度・後工程が必要（切削加工＆放電加工）

問題点

金属粉末

粉末供給

スキージングブレード

レーザ粉末供給焼結を繰返し造形

レーザ焼結

ﾚｰｻﾞ

0.1 mm

粉末付着層

レーザ

金属光造形複合加工の工程

・寸法精度 ：±25 um 実績5µm

・面粗度 ：Rz 10um 実績4µm

・後工程不要

CG

LUMEX

OK

NG

5つの形状特徴

3D-CAD

３Ｄメッシュ

中空

深リブ

３Ｄ自由曲面

密度可変焼結

・3Dモデル

直接利用

・3D自由曲面

造形可能

・レーザパワー

可変可能

・粗密造形可能

・加工不可な形状

を造形可能

1マシン1プロセス

LUMEX の特徴

樹脂成形用金型をターゲットに販売

加工時間

造形時間 : 6hrs 20min.切削時間 : 7hrs 30min.

合 計 : 13hrs 50min.

硬度 HRC32-34 ( 時効処理後 HRC50-52 )

形状精度 ±25 um / ( Best result：±5 um )

面粗度 Rz 10um / ( Best result: Rz 3.5 um )

40mm 40mm

12mm

40mm

深溝(W1.5mm x H10mm)

LUMEX の加工事例

粗密造形

高密度99.5%以上

低密度90%

メルト

ベースプレート

メルト・ 保証値 99.5％以上・ 実績 99.8～99.9%

造形物

スキン

スキン・ 内部応力の低減・ 造形時間短縮

波 長 [μm]

レーザ波長と吸収率

LUMEX Avance-25 の機械仕様

250×250×185mm

400W レーザ

リニアモータ駆動 ATC：20本

主軸：45,000 min-1

窒素分離装置

酸素濃度、温度監視

・最大加工物

250×250×185mm

・レーザ（ファイバーレーザ）

400W・ｶﾞﾙﾊﾞﾉﾒｰﾀｰﾐﾗｰ駆動

・主軸最高回転速度

#20 45,000 min－１

Op. 60,000 min－１

・主軸ヘッド（X/Y/Z軸）

リニアモータ駆動

・送り軸加減速度 最大１Ｇ

・最大送り速度

Ｘ／Ｙ軸：60 m/min

Ｚ軸：30 m/min

金属光造形複合加工機の仕様金属光造形複合加工機の仕様

金属粉末材料

� 金属粉末は当社指定品を購入

� 当社指定以外の粉末を使用した場合、機械保証は適用外

種類 材料名

鉄系 マツウラ スチールⅠ （クロモリ鋼）

マツウラ マルエージングⅡ（マルエージング鋼）

ステンレス系 マツウラ ステンレス630（SUS630）

マツウラ ステンレス316L（SUS316L)

チタン系 マツウラ チタン00（純チタン）

マツウラ チタン6Al7Nb （Ti-6Al-7Nb）

マツウラ チタン6Al4V（Ti-6Al-4V）

コバクロ系 マツウラ コバルトクロム（Co-Cr）

LUMEX CAM

3D Model Data

条件設定加工プログラム

切削＆造形データ

3Dモデル設計

LUMEXAvance-25

Pro1

3D Model Data from CT Data (ex. Implant)

・3D モデリング・部位選択

Pro2

・不要部位の削除・表面ｽﾑｰｼﾞﾝｸﾞ化・外部形状の設計

・CTデータ ＤＩＣＯＭ

ＳＴＬ

ＩＧＥＳ

データフロー

3D CAD

2次元図面

ポイント

・加工工程の削減

・成形サイクルの短縮

・高品質成形

ポイント

・加工工程の削減

・成形サイクルの短縮

・高品質成形

⾦型製作への応⽤

成形品用途：ヘアドライヤーグリップボディ

材料：ＡＢＳ樹脂

パナソニック様提供

COR型の⼯期短縮が狙いCOR型の⼯期短縮が狙い

⾦型製作への取り組み

ポイント

・カスタマイズ化

・高付加価値部品の創造

・設計の自由度アップ

ポイント

・カスタマイズ化

・高付加価値部品の創造

・設計の自由度アップ

部品加⼯への応用

3Dメッシュ

AMの特⻑を活かした構造

∅100mm

• LUMEX から1マシン1プロセス

• MCでの加工は不可能

•アンダーカットもLUMEX CAMで実現

LIGHT-WEIGHT SECTION

437g

SOLID

775g 44% Down

⾼付加価値部品（BLISK）中空3D自由曲面