Q&A: GE アディティブ、バインダー ジェット技術の市場投入と新分野向け 3D プリンターの設計について

サム・デイヴィス著

2022 年 11 月 23 日

14:00

GE添加剤

でラピッド + TCT5月に、GE添加剤バインダー ジェットについて話したいと思っていました。このテクノロジーとの 5 年間にわたる取り組みにおいて、常に最新情報が提供されるわけではないことを認識していました。

そして、会話の主な目的は、同社はその技術の準備が整う前に発表する気はなく、物事を進めるために、4 番目のベータパートナーを迎え入れたということでした。ケナメタル。

「私たちは、私たちが提供するものはすべて、私たちができると主張していることを実際に実行できることを確認したいと思っています」とバインダージェットのGE添加剤製品ラインリーダーのブライアン・バークマイヤー氏[BB]は語った。TCT 6ヶ月前。 10月までに会社は準備が整ったと感じた。 少なくとも、今後 12 か月にわたってそうなるのは確実です。 シリーズ 3 バインダー ジェット システムの出荷は、同社がバインダー ジェット ソリューションを開発する意向を発表してから約 6 年後、2023 年後半に開始される予定です。

でフォームネクスト、TCTバークマイヤー氏とエンジニアリング＆テクノロジーゼネラルマネージャーのクリス・シュッペ氏（CS）に話を聞き、5月以降に何が変わったのか、何がこの取り組みを推進したのか、2023年下半期の目標を達成するためにGEアディティブ社が次に何をする必要があるのか​​を理解しました。

BB: それで、私たちは検証テストを通じてプラットフォームを進化させ続けてきました。 そこでのマシンからは良い結果が得られました。 ご存知のとおり、私たちはマシンを設計し、その後テストを行ってきたため、検証テストが行​​われました。 私たちはいくつかのことを学びました。より良い測定値を取得するには、センサーをあちこちに移動する必要があるなどです。 そこで現在、最終仕様に向けていくつかの調整を行っているところです。 しかし、そうでない場合は、私たちが前進するにつれて、マシンを絶対的な限界までテストし、できる限り壊れるように努め、お客様にはそれができないことを確認することになります。 そして来年に向けて、いよいよ制作に入る予定です。

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BB: Alpha マシンはマシンの最初の反復であり、数年前に私たちは最初の亀裂を入れ、サブシステムを取り外したり、テストしたりできるように意図的に大きく構築しました。 。 そして、私たちのベータマシンは最終製品仕様となることを意図していましたよね? アルファが当時食べさせたものすべて。 そして、それらのベータマシンは完全に和解するでしょう? 中央の場所の微調整などについて言及しました。そのため、これらのベータ マシンを調べて調整し、検証テストを実行して実稼働仕様が一致していることを確認すれば、問題は解決します。

私が今言ったことと皆さんが求めていたことの中でおそらくカバーされていない唯一のことは、現在ベータ パートナーが現在使用している多くのマシンであり、私たちはそれをシリーズ 2 ベータと呼んでいます。 これまでに説明したものはすべて、私たちが実行しているシリーズ 3 のベータ マシンでしたが、シリーズ 2 のベータ マシンは、一般的に言えば、研究室規模の機器であり、不活性機能がありません。少なくともその期間中は、このマシンで反応性合金の開発に取り組むことはできませんでした。 したがって、その仕事のほとんどは、お客様との非反応性合金、その性質のものに関するものでした。 そして、実際にそのマシンがもたらしてくれたことは、それらの顧客との多くの素晴らしい作業経験を私たちに提供し、シリーズ 3 にフィードして、「分かった、ほら、私が市場に投入する量産グレードのマシンには、次のような機能が必要である」と言えるようになったということです。これ。' それが本当に違いです。

航空業界における労働接触時間の 1 時間は、一部では妥当な話です。 自動車業界ではそれは冗談ですよね？ 彼らはそれが面白いと思っているだけです。

BB: 今日、私たちの他のモダリティを見てみると、レーザーと EBM には非常にうまく機能する市場スペースがあります。 しかし、私たちにとって大きなチャンスがあるかどうかを見てみると、どちらも実際に自動車分野でかなりの規模で活動しているわけではありません。 私たちにとって、バインダー ジェットは、自動車レベルの規模のボリュームを追求し、鋳物や鋳物の価格帯との直接の競争を本格的に開始する試みでした。 そこで、私たちが提供する 3 つの異なるテクノロジーを見てみると、私にとっては優れた 3 方向ベン図が存在します。 使用しているアプリケーションに応じて、印刷に最適なテクノロジが決まります。 ものによっては3枚とも印刷できるかもしれませんが、それができるならバインダージェットの方がコストパフォーマンスが良くて良いかもしれません。 しかし、LEAP 燃料ノズルのようなものを持っている場合、レーザー以外の方法で印刷することはできません。 したがって、それは機能などすべてに依存します。 しかし、[バインダー ジェット] は、他の方法ではできないさまざまな市場スペースを活用するのに役立ちます。

BB: 私にとって、大きな差別化要因だと思う核となるものが 3 つあります。 1 つはバインダーの化学です。 そのため、私たちはグローバルリサーチセンターを通じて、実際にGE添加剤に先立ってバインダー化学の研究に取り組んできました。 私たちはその専門知識に基づいて、無機的ではなくそこから有機的に機械を開発しました。 つまり、バインダーの化学は、小さな部品だけでなく大きな部品の印刷と焼結を可能にする大きなものだと思いますが、より大きな部品にも取り組むことができます。 最大の壁厚が不明なので、バインダーをきれいに焼き切ることができません。 つまり、グリーン強度が高く、クリーンなバーンアウトも優れています。 したがって、焼結後の材料特性は良好で、残留炭化物や酸化物の心配はありません。 バインダーの化学的性質は非常に重要です。

あとは一般的な機械設計だけです。 システム全体は、すべての異なるプロセスステップ間のタッチ時間を短縮するように真に設計されています。 自動車規模の市場で事業を展開しようとしている場合、私が費やしたタッチ時間はすべてお金になります。 そのため、このシステムは、必要な場所であればどこでも自動化できるように設計されており、MHS の粉末から機械までの材料の輸送はすべて自動化されており、自動車 OEM などの企業が既に AGV または AMR システムを運用したい場合でも自動化可能です。と。 私たちは、彼らがそれらと連携できることを確認したいと考えていますが、そうでなければ彼らが結婚する可能性のある解決策を押し付けることはありません。 機械設計は、高スループット環境にとって非常に重要です。

CS: 機械設計における私たちの目標の 1 つは、確かにオペレーターの接触時間を最小限に抑えることですが、同時に粉体への曝露も最小限に抑えることです。 これを見ると、工場でパターンが現れた瞬間からその部品が工場から出荷される瞬間まで、原料粉末への曝露は非常に限られているか、ほとんどありません。これは、今日の産業界では、一般に私たち全員が直面するリスクです。 。

BB: それから、私たちの Amp ソフトウェアも、ここでのパズルの大きなピースだと思います。 バインダー ジェットを使用すると、明らかに、焼結中に歪みや収縮が発生します。 Amp を使用すると、これらの部分を事前に歪め、事前に補償することができます。 そうすることで、当社が推奨する焼結プロファイルに基づいて印刷して焼結するときに、目的の部品とフィーチャの許容差を決定することができます。 これら 3 つの要素を組み合わせることで、堅牢なソリューションを構築して市場に提供することができます。

GE添加剤

BB: 開発サイクルにおける反復。 つまり、焼結後に良好な結果が得られることがわかっているビルド ジオメトリを作成したら、あとは洗い流して繰り返すだけですよね? スループットについて話しましたが、この機械テクノロジーは同じ部品で年間数百万個の部品を製造したいと考えています。これは素晴らしいことです。 しかし、開発サイクルでも、プリディストーションを 10 回、15 回繰り返す必要がある場合、名目上の CAD を構築すると、縮んだり歪んだりするため、調整して再試行する必要がありました。 Amp を使用すると、これらの反復回数を 20 回ではなく 1 回または 2 回に減らすことができます。そして理想的には、最初に正しくヒットするのですが、ヒットしなければならない許容範囲によっては、「分かった、私はそうする必要がある」と言うかもしれません。ここにもう少し追加してください。 ただし、99% の目的地まで到達できるため、何度も何度も繰り返しを行う必要はありません。

CS: 鋳造業界との類似点を考えると、それは非常によく似ています。 鋳造業界の方と話をすると、鋳造のシミュレーションがありますよね。 そして、彼らは収縮について話し、抜き勾配について話し、冷却速度について話します。 同様の会話で、ジャストキャスティングは何世紀にもわたって行われており、私たちはバインダージェットを数年間行ってきました。 したがって、学習曲線にはさまざまなポイントがありますが、本番環境への立ち上げをできるだけ早くスピードアップしようとしています。

BB: そしてもちろん、鋳造に比べてバインダー ジェットの利点は鋳造です。一度金型を作ったら、私はそれに固執します。 バインダー ジェットを使用すると、印刷してスキャンして「ここは少し違う」と言われたら、もう一度試して微調整するだけです。 そして、あなたは良くなるはずです。

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CS: 少し難しいですが、良い例になると思います。当社のレーザー技術を見ていただければ、当社はレーザー技術を航空グレードの品質のハードウェアの製造に適したものにするよう努めています。 そこの当社のブースを見て、いくつかのサンプル部品を確認してください。当社では、航空グレードの品質パラメータで印刷した部品を使用しています。また、コストを下げるためにより少ない材料能力を必要とする業界向けに、これらのパラメータを高速化することもできます。 したがって、おそらく非常に高い参入障壁がある市場から、材料能力や長期的な材料能力をそれほど気にしない市場に移行するために、ソフトウェアを調整するある程度の能力があります。 したがって、いくつかのノブはありますが、すべての業界を横断するのに最適であると言うのは、おそらく言い過ぎでしょう。

このプログラムにベータ パートナーがいる理由の 1 つは、自動車分野に参入したかったからです。 [しかし]私たちはその分野での経験があまりありませんでした。 そのため、これらのベータ パートナーに事前に話を聞いてもらい、機体の設計について、また、航空業界におけるタッチタイムについて考えるときに、彼らにとって何が重要なのか、そしておそらく私たちにとって歴史的に何が重要なのかについて話し合う必要があります。 航空業界における労働接触時間の 1 時間は、一部では妥当な話です。 自動車業界ではそれは冗談ですよね？ 彼らはそれが面白いと思っているだけです。

BB: 私たちにとって、それはサプライチェーンの拡大です。 そのため、私たちはすべての製造部品を実際に触って、ある程度の規模で製造できるように施設​​を立ち上げているところです。 2 つあります。1 つは検証サイクルを継続して、100,000 サイクルを通過できるかどうかを確認するために多くのタッチ時間を確保することです。 予防メンテナンスのスケジュールも検証します。 「わかった、そうだ、これは予想通りに失敗した」、このようなことです。 しかし、先ほども言ったように、サプライチェーンとサービスチームもスケールアップします。 [当社のサービス チームは] 率直に言って、現在は主にエンジニアリング チームによってスタッフが配置されていますが、もちろん将来的には、当社のサービス組織全体とうまく連携できる必要があります。 現在、当社の事業のほとんどは米国に拠点を置いており、その知識の一部をヨーロッパや他の市場にも展開しています。 パズルにはいくつかの異なるピースがありますが、すべて計画の中にあります。

サム・デイヴィス著

2022 年 11 月 23 日

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