金属部品製造における革新的な方法

導入

金属製品の製造に関しては、創造性が新しい注文の名前です。コンピュータ制御を備えた高度な機械は、複数の機械作業モードを同時に使用するため、より多くの製造能力が向上します。もちろん、これらの進歩により、面倒なプロセスが排除され、より生産的な作業が可能になり、金属部品の作成においてより優れたものが生み出されます。この統合は業界における技術革命となるでしょうが、持続可能で効率的な金属部品の製造運営に向けた必然の方向性であることは確かです。

金属部品製造の主要なプロセスは何ですか? 

機械加工

金属部品の加工作業を始める際には、ワークを正しく取り付ける必要があります。その後、CNC 機械がコンピューター制御のツールを使用してその形状に従い、部品を目的の形状に切断します。穴あけドリル、表面ガウガー、および対称部品で旋盤を形成する場合があります。これらの変数は、重要なねじの速度、送り速度、工具の動作経路です。

現場で公差を監視することは、通常、一方の端を犠牲にしてもう一方の端に全力を尽くすことが、一般にオペレーターの重要な目的です。

鋳造

金属を溶かして型に流し込む作業を「鋳造」といいます。重要な作業には、修正、金属の準備、冷却プロセスの管理が含まれます。

砂型鋳造とダイカストの技術のうち、砂型を使用するのは砂型のみで、再利用可能な金型を使用するのはダイカストです。これは、冷却速度と金型の材質の両方が最終部品の特性、つまり硬度と表面仕上げに影響を与えるという事実によって必要となります。

鍛造

ハンマーやプレスで金属を目的の形状に押し込む場合、熱による弱点に耐えられます。このプロセスは、金属が人間の触れる状態に達するまで加熱時に導入されます。 Smiths は、オープン ダイまたはクローズド ダイの 2 つの技術のいずれかを使用して、外部ソースからコンポーネント部品を個別に製造する必要性を排除できます。

最終製品とその驚くべき特性は、粒子構造の微細化によって得られます。ここで重要な変数は、温度、打撃長さ、送り速度です。

積層造形 (AM)

冶金学における AM では、粉末層を次々と積み重ねることによって部品を製造します。この手順は、オブジェクトの仮想バージョンを構築することから始まります。

粒子は、正確な量のエネルギーを使用したレーザー焼結または電子ビーム溶解によって、収容チャンバー内で加熱されます。ここで重要な要素は、レイヤーの数、レーザー出力、スキャン速度です。 AM は、廃棄物をほぼゼロにしながら、さまざまな形状を統合することで、複雑なコンポーネントの組み立てを容易にします。

イノベーションにより金属部品製造の精度はどのように向上するのでしょうか?

CNC加工

CNC デバイスは精密な金型を生成し、+/-0.005 の再現性 CNC デバイスは、ほぼ完璧に再現される正確なカットを作成します。極めて短時間で工具交換が完了するため、生産効率の向上に貢献します。

多軸加工などの特性により、機械的誤差を低減する正確な設計が可能になります。たとえば、ギアやエンジン部品の成形については、エラーを避けるために適切に設計する必要があります。これにより、手動方法の 70 倍の急速な生産向上が可能になります。

放電加工

の 放電加工 放電加工は、タービンブレードに見られるように、金属部品に複雑な形状を与えるのに最適です。電気スパークを使用することで金属の外観をほとんど損なうことなく、表面を RA 25 よりも滑らかに見せます。このプロセスでは 0.001 の精度が得られ、これは民間航空や医療施設での重要な用途に不可欠です。

レーザー技術

レーザー技術による金属部品製造の感度は、同じ分野では他に例がなく、厚さ 20 mm の材料を切断できます。キルン幅が狭いため、正確な切断と延長に役立ちます。このプロセスは、端の誤差が 100 分の 5 インチしかない高精度でよく知られており、粗いエッジではなく滑らかなエッジであり、堅固なギアや電子エンクロージャの製造に不可欠です。

精密工具

マイクロメーターやCNCグラインダーなどの精密工具は±2ミクロン以内の誤差での適合を実現しました。バルブシートやバルブシートなどの部品に多く使用される仕上げ加工、金属部品の美しい仕上がりをサポートする重要なアイテムです。カムシャフト。

金属部品製造における自動化の役割とは何ですか? 

生産自動化

生産自動化により金属部品製造のワークフローが最適化され、手作業が削減されます。 CNC マシンは 1 時間あたり 50 個のコンポーネントを切断します。自動コンベアが組立ステーションをリンクし、スループットを向上させます。センサーは温度から圧力まで 300 の変数を追跡し、最適な効率を実現します。

ロボット工学

ロボットは金属部品製造の精度に革命をもたらします。 6 軸ロボットは接合部をシームレスに溶接します。ロボット アームは毎日 200 個の部品を処理し、一貫性を維持します。高度なプログラミングにより、ロボットは切断から組み立てまでタスクを切り替えることができ、生産効率が向上します。

プロセス制御

プロセス 品質管理 金属部品製造の安定性を確保します。リアルタイム監視システムは、速度や力などの 120 のパラメータを調整して欠陥を防ぎます。 SCADA システムは複数のソースからのデータを統合し、意思決定を 30% 高速化します。この制御により、出力の信頼性が最大化されます。

品質保証

金属部品製造の品質保証は自動検査に依存しています。ビジョン システムは毎分 1,000 個の部品をスキャンし、微小な異常を検出します。 TQM の実践には、継続的なフィードバック ループと洗練されたプロセスが含まれます。精密検査装置は各部品の寸法と完全性を検証し、優れた製品基準を保証します。

金属部品の製造にはどのような種類の材料が使用されますか?

鋼鉄

強度が高いことで知られる鋼は、金属部品製造の主流となっています。製造業者は耐食性を高めるために AISI 304 および 316 グレードを利用しています。一般的な製品には、ギア、フレーム、シャフトが含まれます。この業界では、その高張力特性を利用して、毎日 500 トンを超える鋼材を加工しています。

アルミニウム

アルミニウムは金属部品の製造において軽量であるため高く評価されています。航空宇宙部品で広く使用されており、ケーシングやブラケットに使用されています。 6061 や 7075 などの合金は、展性と耐疲労性を理由に選択されます。メーカーは毎週約 300 トンのアルミニウムを処理します。

チタン

チタンは、金属部品製造において、その卓越した強度対重量比が特徴です。これは医療用インプラントや航空宇宙用ファスナーにおいて非常に重要です。 Ti-6Al-4V 合金は、その優れた機械的特性と耐食性により広く使用されています。毎日、約 50 個の特殊な部品がチタンを使用して製造されています。

合金

合金は金属部品製造における特性を向上させます。真鍮、青銅、インコネルは、導電性や耐熱性などの特有の利点が一般的です。メーカーは電気コネクタや熱交換器などの特殊な用途にこれらの合金を選択することが多く、毎月数千個の部品を生産しています。

デジタル製造が業界に与える影響は何ですか? 

CAD/CAM

金属部品製造の世界におけるデザインのカビの時代は、 CAD/CAM 前例のないペースで。関係コミュニティは、配管やタービンブレードなどの大小のコンポーネントを迅速に組み立てる準備を進めています。

このソフトウェアは適応的な変更をモデル化するためのものでもあり、企業がプロトタイプ段階を 70% 削減するのに役立ちます。現在、この割り当てられたタスクでは、毎週最大 200 件の設計変更が必要となり、製造の精度と速度の向上に貢献しています。

IoT

IoT との接続という概念自体が、単なる金属加工の世界を超えています。マシンにあるセンサーはステータス レポートを 1 秒ごとに送信し、同時に 400 のデータ ポイントを送信します。自動システムアラートと障害警告により、これまで以上に信頼性が高まり、メンテナンスにかかる時間を節約できます。生産チャネルが変動し始め、全体の効率を高める方法で変化に適応します。

デジタル化

金属部品製造におけるオペレーターのワークフローのデジタル化に取り組んでいます。記録は紙ではなくデジタル形式で行われるため、より迅速なデータの確認と入力が可能になります。

プロジェクトにクラウド システムを使用すると、グループ メンバーが組織内のどのエリアからでもアクセスできるため、プロジェクト ファイルを迅速に分割できます。このような組み込みは、ワークフローの組み込みだけでなく、クライアント プロジェクトのレンダリングの高速化にもつながります。

スマートファクトリー

スマートファクトリーは、金属部品製造における自動化の範囲を拡大します。統合システムを通じて、生産ライン間の動作が調整され、500 件の日常業務が再設計されます。これらの共犯者は人的エラーと無駄を削減し、精度を高めます。

これらのワークショップは非常に柔軟であるため、効率性と環境保護により、部品のどのような設計も問題になりません。リアルタイム データ

金属加工の要素として、瞬時のデータが素早さを保証します。チェックツールを使用して 800 個の機械部品の動作をチェックし、部品が最適なレベルで動作していることを確認し、すべてのパラメータが瞬時に調整されることを確認します。

このデータは、生産プロセスを中断させることなく、機械の故障を事前に回避し、そのようなメンテナンス作業を管理するのに役立ちます。データ分析は、工場の生産高に常に利益をもたらすためのツールとなります。

デジタル製造が業界に与える影響に関する表!

プロトタイピングにおける革新的な手法の利点は何ですか?

ラピッドプロトタイピング

ラピッドプロトタイピングにより、プロトタイプの開発期間を短縮および短縮することで、新しい金属部品をより迅速に市場に投入できるようになります。デザイナーは 1 週間以内にケースとギアの組み合わせを検討し、その過程で 30 を超えるモデルをテストします。

これによりライフサイクルが短縮され、市場テストが可能になり、バグや不具合をより迅速に特定し、創造的なプロセスと消費者志向を高めることが可能になります。

3D プリント

3Dプリンターは、多様な加工技術を応用することで、さまざまな金属部品の製造を可能にします。格子構造などの複雑な幾何学形状を作成する機会が提供されており、これは現代的な手法です。

この技術により、メーカーは材料の無駄を最小限に抑えながら、朝から晩まで 50 個の独自のコンポーネントを製造することができます。カスタマイズの度合いが高まることで、生産者は特定の顧客のニーズに、より柔軟かつ迅速に対応できるようになります。

仮想シミュレーション

仮想シミュレーションは、金属部品の製造において最高の精度が得られるように設計されています。エンジニアは、この種の材料の引張強度と空気力学をコンピューターのビューを利用して調べるだけでなく、ライブテストでデジタル結果を確認します。

このアプローチでは、現実世界で起こり得る結果をシミュレートし、プロジェクトごとに平均 200 回のシミュレーションでパフォーマンス レベルを測定します。したがって、コストがかかり、イノベーションループもすぐに可能になる物理的なプロトタイプを作成する必要がなくなりました。

設計の反復

繰り返しが改良され、金属合金で作られたプロトタイプの 3D プリントが行われます。人々は反復的なプロセスで作業し、この方法で製品の改善が継続的なフィードバックに基づいて行われ、プロトタイプのフェーズごとに 40 回の改造が行われるまで設計が変更されます。量産前に傷を除去するこの方法により、最高の品質と顧客の要求へのより良い対応が可能になります。

イノベーションは金属部品の耐久性にどのような影響を与えるのでしょうか? 

長寿命

金属部品の生産革新はさらに長く続くでしょう。次世代のエンジニアリングに関しては、ハイテク合金はその究極の強みをさらに多く発揮します。数値制御機械は摩耗を避けるために正確な切断を行うため、切断寿命の延長に最適です。同社（MPM）では、JIT組立（ジャストインタイム）を採用し、品物の劣化を最小限に抑え、理想的な在庫レベルを維持しています。それぞれのイノベーションにより、プローブの寿命を延ばすことができ、頑丈なギアから最も単純なブラケットに至るまで、すべてが現場で一貫して長期間の生存を示します。

コーティング

適用可能な電子コーティングプロセスにより、製品が腐食から完全に保護されます。 PVD (物理蒸着を指します) は、傷がつきにくい弾力性のある素材も注入します。

DLC (Diamond-Like Carbon) コートは、数ミクロン未満の厚さの層を適用しながら大幅な硬度の向上を実現するこのような技術の例の 1 つにすぎません。これらの改良には、ケースを構成する部品、モーターの外装部品、および内側のトルク伝達シャフトがより耐久性のある部品になることが含まれます。

治療法

加熱処理により微細構造が改善されます。これにより、金属部品の性能が向上します。 MPM 技術には、硬度と靱性を制御するための焼きなましや焼き入れなどの剛毛が含まれます。極低温のより硬い結晶粒構造は金属の変形を促進し、耐久性の向上につながります。

最近開発された技術であるレーザー修復は、良好な圧縮を実行するため、タービンやファスナーなどの重要なコンポーネントが故障するまでにどれくらいの時間動作できるかを示す制限が大幅に増加します。

結論

金属部品製造の将来について言われているように、イノベーションが良好な歩留まりをもたらしていることは明らかです。 3D プリンティングや CNC 自動化システムなどの技術は、機械学習の進歩の例であり、時間とリソースを簡素化し、最小限に抑えます。変更の詳細については、次のリンクに移動してご覧ください。 クンシアンセン 生産ラインへの影響を検証します。これらのテクノロジーの進歩に適応して、非常に競争の激しい環境で優位に立つことができます。