【金属3Dプリンティング】「削る」と「盛る」の融合が製造業を変える。AM技術がもたらす革新とリードタイム削減の真実
はじめに:「引き算」から「足し算」へのパラダイムシフト
これまでの工作機械の歴史は、塊から不要な部分を削り取る「切削(除去加工)」の歴史でした。しかし、今、製造業に劇的な変革をもたらしているのが、材料を積み上げて形を作る「アディティブ・マニュファクチャリング(AM:金属積層造形)」、いわゆる金属3Dプリンティング技術です。
DMG森精機はこのAM分野において、世界をリードする先駆者です。単に形を作るだけでなく、削り出しの「精度」と積層の「自由度」を一台の機械に統合した「ハイブリッド機」は、航空宇宙、宇宙開発、医療、そして金型のメンテナンスといった、最先端かつ高付加価値な現場で、すでに標準的な技術になりつつあります。
正規代理店の釜屋株式会社が、AM技術が切り拓く製造業の「現在地」を徹底的に深掘りします。
1. DMG森精機が誇る「AMの両輪」:DED方式とSLM方式
AM技術と一口に言っても、その方式によって得意分野は異なります。DMG森精機は、主要な2つの方式をどちらも高いレベルで提供できる、世界でも稀有なメーカーです。
1-1. DED(指向性エネルギー堆積)方式:粉末肉盛
ノズルから金属粉末を噴射し、それをレーザーで溶かしながら積み上げていく方式です。
- 強み: 堆積スピードが非常に速く、大きな部品の造形に適しています。また、既存の部品の表面に「肉盛り」をすることができるため、摩耗した部品の修理や、異なる素材をコーティングする「マルチマテリアル」の加工が可能です。
1-2. SLM(粉末床溶融結合)方式:粉末床
敷き詰められた金属粉末の層にレーザーを照射し、一層ずつ溶かして固めていく方式です。
- 強み: 極めて複雑な内部構造や、微細な形状の造形が可能です。中空構造にすることで部品を軽量化したり、複数の部品を一体化して造形したりするのに適しています。
2. 【わかりやすく解説】「AM(積層)」と「切削(削り)」のハイブリッドとは?
AM技術をより身近に理解していただくために、その画期的なプロセスを例え話で解説します。
「彫刻」と「粘土細工」を同時にこなす魔法の機械
これまでの加工(切削)は、大きな大理石から石像を彫り出す**「彫刻」でした。一方、AMは粘土をこねて形を作る「粘土細工」**です。
「ハイブリッド機」は、この彫刻刀と粘土を、一人の職人が使い分けるようなものです。
- 例えば、壊れた金型の修理: これまでは、壊れた部分を丸ごと作り直すか、職人が手作業で溶接して、その後に機械で削り直していました。 ハイブリッド機なら、**「機械が壊れた場所を正確に見つけ、そこに自動で金属を盛り(AM)、そのまま同じ機械ですぐに綺麗に削り上げる(切削)」**という一連の流れが全自動で行われます。
- 例えば、宇宙ロケットの部品: これまでは、100個のパーツを別々に作ってネジや溶接で繋いでいました。 AMなら、**「最初から1つの複雑な形として盛り上げて作る」**ことができるので、繋ぎ目がなくなり、劇的に軽くて丈夫な部品が作れます。
つまり、「足して、削る」を自在に組み合わせることで、今までゴミとして捨てていた材料を減らし、これまで何週間もかかっていた作業を数日に短縮できる。 これがAMの魔法です。
3. AM技術が解決する「具体的課題」と活用事例
AMはすでに実験段階を終え、実用的なビジネスソリューションとして稼働しています。
3-1. リードタイムの劇的削減:クロムメッキ代替
環境負荷の高さが懸念される「ハードクロムメッキ」の代替として、AM(DED方式)による高速コーティングが注目されています。
- メリット: 従来は外注に出して数週間かかっていたメッキ工程を、社内のAM機によるレーザーコーティングに置き換えることで、工程を内製化し、リードタイムを数時間にまで短縮。耐摩耗性や耐食性も向上します。
3-2. 部品点数の集約:宇宙・航空・医療産業
宇宙ロケットのエンジン部品や、医療用のインプラント(人工骨など)において、AMは欠かせません。
- 事例: 数十個の部品で構成されていたエンジン冷却パーツを一体造形することで、部品点数を1点に集約。組み立て工数の削減だけでなく、接合部からの漏れリスクを排除し、究極の信頼性を実現しています。
4. 釜屋株式会社が提案する「AM導入」へのステップ
AMは夢の技術ですが、導入にはクリアすべきハードル(設計の考え方の変更:DfAMなど)もあります。
4-1. 「AMが本当に適しているか」の診断
全ての加工がAMに向いているわけではありません。私たちは、お客様の製品図面を拝見し、切削のままが良いのか、AMを取り入れるべきなのかを冷静に判断し、投資対効果(ROI)を算出します。
4-2. 導入後の技術サポート
AM機は、金属粉末の管理やパラメータの設定など、特有のノウハウが必要です。釜屋株式会社は、DMG森精機のAMエキスパートと連携し、導入後のオペレーションからメンテナンスまで、お客様がこの新しい武器を使いこなせるまで伴走します。
おわりに:次世代の製造基準を手にいれる
アディティブ・マニュファクチャリングは、もはや「未来の技術」ではなく、今この瞬間に競争力を生み出している「現在の技術」です。修理の効率化、部品の軽量化、そして環境負荷の低減。これら全てを同時に叶えるのがAMの力です。
釜屋株式会社は、DMG森精機の最先端AM機を通じて、御社のモノづくりを「削る」という制約から解放します。積層の可能性を、ぜひ一緒に探求しましょう。
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