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当社のオートメーションの歩み

Piabバキュームコンベアが積層造形(3Dプリント)のオートメーションを進化

 

1972年に安全で効率的な粉体搬送技術の基礎を築いたPiab。私達は現在その豊富な知識と経験を活かし、成長中の積層造形(3Dプリント)業界をサポートしています。

積層造形(AM:Additive Manufacturing)業界が、プロトタイピングの少量生産から大量生産に移行するにつれて、実際の印刷周辺のプロセスもそれに追従する必要があります。特に金属粉体を扱うAMでは、造形部品の品質を確保するために、汚染されていない環境で金属粉末を安全に取り扱うことが重要です。その他、作業者の危険物への接触回避、重量物を持ち上げるなどの作業負担の低減なども重要な課題となります。Piabバキュームコンベアによる粉体の真空搬送は、これらAMのすべての課題を解決できます。

今年で創立70周年を迎えるPiabは、現在も使用されている最も古いモデルのPiabバキュームコンベアを調査するだけでなく、最新の未来志向の業界アプリケーションをサポートする方法も模索しています。

1972年Piabは、真空技術で粉塵を吸い込む産業用清掃装置を開発しました。Piabが真空エジェクターとポンプを開発した1990年代前半、Piabは清掃・除去に利用していた真空技術を、化学・製薬・食品産業におけるバルク原料の搬送・回収へと進化させました。

Piabは、このような要求の厳しい業界で長年培ってきた経験のもと、AMオペレーションの自動化を進化させるための支援を行っています。PiabはセラミックのAM業界に長年にわたり真空搬送装置を納入していますが、実際の成長要因は、金属AMオペレーションを業界規模の生産にアップグレードすることです。

Piabの真空搬送部門の社長である、Kajsa Ryttberg Wallgrenは、以下のように説明します。「金属粉体は、人体に有害であること、酸素に敏感で劣化しやすいこと、高価な原料としての価値があることなどから、合金によってはハンドリングに特に注意が必要です。現在、多くのメーカーが、貯蔵および工程間で粉体を手作業で搬送しています。このプロセスはラボ環境では許容されますが、大量生産または大型コンポーネントのプリント用には適していません。そのため、Piabは、AM業界ではプリント周りの工程を自動化することが非常に重要であり、安全性、品質、生産性の3つの主要なニーズに応えることができると考えています。」

Piabのバキュームコンベアは、これらのニーズを満たすだけでなく、高さを抑えた設計、清掃が容易、騒音レベルが低いなどの特長があります。密閉性の高い搬送システムにより粉体搬送中の粉塵飛散を抑え、作業者が危険な粉塵と接触するのを防止し、重い粉缶を運ぶ重労働から解放することができます。さらに、他の粒子による不純物の混入を防ぎ、金属粉体ユニットの構造が維持されるため、高品質の3Dオブジェクトが出来上がります。

「積層造形(3Dプリント)は宇宙航空および医療テクノロジーではすでにかなり普及していますが、特に自動車、ターボ機械、工具、機械設計など、金属粉体を使用するアプリケーションでは今後さらに大きく成長するポテンシャルがあります」と、Kajsa Ryttberg Wallgrenは説明を加えます。

金属粉体を扱う積層造形(3Dプリント)においては、特定の課題があります。まず、かさ密度の高さです。医薬品または食品分野の粉体は、一般的に0.8~1.2kg/lである一方、金属粉体は最大 8kg/l にもなる場合があります。つまり、金属粉体を搬送し続けるには、非常に強力な真空システムが必要になるということです。同時に、生産プロセスで必要とされる量は比較的少なく、通常、1時間当たり100kg未満、つまり12.5リットルの搬送量です。高いかさ密度、システム内の大型のフィルターに加えて、排気エアフィルターが追加で必要になるため、求められる吸引力を達成するためには大型の真空ポンプが必要になります。3Dプリントの工程における生産時間は比較的長く、粉体を搬送する時間は短くなります。

アイドル時に自動で真空ポンプを停止するため、AM業界向けのpiFLOW®pバキュームコンベア構成は、特にアイドル時に稼働し続ける必要がある機械式ポンプと比較すると、非常にエネルギー効率に優れています。したがって、自動搬送・自動充填のエネルギーコストが低く抑えられます。

ATEX規制の対象となる金属粉体から部品を生産する場合は、防爆対策も考慮する必要があります。適切なバキュームコンベアを構成するには、適切なシールとフィルターを使用し、接地点も考慮する必要があります。ATEXバージョンのPiab piFLOW®pバキュームコンベアの全てのプラスチックおよびゴム部品は、帯電防止ニトリルブタジエンゴム(NBR)製です。原則として、ATEX関連の粉体およびガスはすべて、ガス雰囲気下で帯電せず、特定の体積抵抗率を超えない限り、Piabのバキュームコンベアで搬送できます。

真空搬送は、気流で粉体を搬送します。金属粉体搬送におけるもう1つの特性は、ごく一般的に、通常は窒素またはアルゴンの不活性雰囲気下で搬送する必要があるという点です。つまり、これらのガスをシステムに供給する必要があり、非常に複雑な制御が必要になります。Piabはそれぞれのソリューションを、カスタマイズベースでAM業界に提供しています。

Kajsa Ryttberg Wallgrenは、以下のようにまとめます。「Piabは、真空とマテリアルハンドリング技術に関する豊富な知識を提供することで、お客様の将来に向けての取り組みを適切に対応できるようにします。これは、Piabが70年以上に渡り培ってきたイノベーションの基盤であり、企業家精神と革新的な精神を維持しながら成長を続けていくための進路でもあります。当社とともに、一歩先を進み続けましょう」

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