航空宇宙製造では、バイツーフライ比は材料効率の重要な尺度です。従来のCNC加工は、15:1または20:1の比率に達する可能性があります。つまり、高価値のチタンまたはニッケルベースの超合金の大部分がスクラップになる可能性があります。 SLMは、部分をレイヤーごとに構築することでこの方程式を変更し、1.1:1に近づくことができる比率のほぼネット形状のコンポーネントを生成します。

この材料効率は、環境上の利点だけではありません。また、原料コストが非常に高くなる可能性のあるエキゾチックな合金を扱う場合、経済的な優先事項にもなります。

1.2従来のツーリングを超えたデザインの自由

従来の製造設計では、切削工具が特定の機能に到達できるように、エンジニアは形状を簡素化する必要があります。 SLMは、これらの制限の多くをパフォーマンスの設計に置き換えます。内部冷却ギャラリー、非線形チャネル、有機フォーム、および空力構造は、従来の掘削、鋳造、または機械加工では困難または不可能な方法で作成できます。

1.3迅速なイテレーションとより短い開発サイクル

鋳造金型、特殊器具、およびマルチステップ製造プロセスにはかなりのリードタイムが必要であるため、航空宇宙開発サイクルは長いことがよくあります。 SLMは、3Dモデルから金属部品に直接移動することで、このタイムラインを圧縮できます。これにより、研究開発チームは数か月ではなく数日で設計を繰り返すことができます。これは、次世代推進システム、衛星コンポーネント、および複雑な航空宇宙プロトタイプにとって特に価値があります。

2.エンジニアリング精度: 金属添加物制造のテクニカルコア

コンポーネントの品質は安全性、信頼性、パフォーマンスに直接影響するため、航空宇宙製造では精度が不可欠です。ハイエンドSLMシステムは、高エネルギー光学、安定したメルトプール制御、および慎重な熱管理を組み合わせて、厳しい生産要件を満たします。

2.1航空宇宙超合金の完全な密度を確保する

コバルトクロムやニッケルベースの超合金などの航空宇宙グレードの合金は、完全な溶融を達成するために高いエネルギー密度を必要とします。産業用SLMシステムは、高出力ファイバーレーザーを使用して安定したメルトプールを維持し、部品がほぼ完全な相対密度を達成し、疲労を誘発する多孔性のリスクを軽減するのに役立ちます。

2.2複雑な形状のためのミクロンレベル制御

ビーム直径は通常40〜100μmの範囲であり、SLMは特徴分解能を細かく制御する。これにより、繊細な薄壁構造、鋭いエッジ、空力表面、および寸法の忠実度と冶金学的完全性を維持する必要のある複雑な内部流体チャネルに適しています。

Aircraft engine model produced for aerospace additive manufacturing applications — 複雑な航空宇宙形状には、精度、再現性、および安定した金属処理が必要です。

3.トポロジ最適化と格子構造による減量

航空宇宙では、すべてのキログラムが重要です。質量を減らすことで、燃料効率、ペイロード容量、および長期運用コストを改善できるため、軽量設計はSLMメタル3D印刷の最も重要な利点の1つになります。

3.1生体模倣デザインと生成ジオメトリ

トポロジの最適化は、アルゴリズムのソルバーを使用して、非耐荷重領域から材料を除去します。結果として生じる部分は、しばしば有機的、骨のような、または生体模倣に見えます。これらの形状はCNCフライス加工では困難ですが、プロセスがレイヤーごとに構築されるため、SLMに適しています。

このアプローチは、構造的な剛性と必要な安全マージンを維持しながら、大幅に軽量化できます。

3.2重り性能のための格子構造

SLMは、内部格子構造を印刷することもでき、剛性、エネルギー吸収、振動減衰、およびパッシブ冷却をサポートしながら重量を減らす設計されたコアを作成します。これらの格子構造は、衛星コンポーネント、内部機体サポート、および高表面積と低質量の両方が重要であるその他の部品にとって価値があります。

4.モノリシックイノベーション: 構造統合と部品統合

航空宇宙におけるSLMの最も変革的なアプリケーションの1つは、一部の統合です。エンジニアは、多くの個別のコンポーネントを組み立てる代わりに、複雑なアセンブリを単一のモノリシックユニットに統合できます。

4.1ファスナー、ジョイント、溶接を減らす

すべてのボルト、リベット、溶接、およびガスケットは、疲労、漏れ、またはアセンブリエラーの潜在的なポイントになる可能性があります。統合部品を印刷することにより、SLMは機械的なファスナーの必要性を減らし、積み重ねられた公差のリスクを減らすことができます。かつて複数の部品と接合ステップを必要としていた燃料ノズルや熱交換器などのコンポーネントは、単一部品構造として再設計できます。

4.2航空宇宙サプライチェーンの合理化

複雑なアセンブリが単一の印刷部品になると、サプライチェーンはより単純になります。追跡するガスケットが少なく、調達する留め具が少なく、必要な組み立て作業が少なくなります。これにより、材料の請求書を減らし、製造中のヒューマンエラーの可能性を下げることができます。

5. Material Resilience: 高性能航空宇宙合金の処理

航空宇宙環境は、極端な温度勾配、圧力、振動、および腐食性の条件で、要求が厳しくなっています。 SLMシステムは、これらの環境に耐えることができる高性能合金を処理するように設計されています。

5.1超合金による熱安定性

ニッケルベースおよびコバルト-クロム合金は、高温で強度を維持する能力で評価されています。 SLMは、ArまたはNなどの制御された不活性雰囲気中でこれらの合金を処理します₂、最終部品が排気マニホールド、タービン関連部品、および推進部品に必要な熱安定性を達成するのを支援します。

5.2疲労耐性と認証準備

航空宇宙認証には一貫性が不可欠です。高品質のSLMプロセスは、ビルドボリューム全体で均一な材料特性をサポートします。インテリジェントなパスプランニングは、ビルド中の残留応力の管理にも役立ち、要求の厳しい航空宇宙アプリケーションの疲労性能を向上させます。

比較アイテム	従来のCNC/鋳造	メタル3D印刷/SLM
バイツーフライ比	モーズ15:1または20:1	1.1に近い: 1
材料廃棄物	最大95% がスクラップになる可能性があります	10% 未満の廃棄物
デザインの自由	ツールアクセスによる制限	複雑なジオメトリに柔軟性が高い
パート数	アセンブリを必要とする多くの部品	1つの統合モノリシック部分
生产スピード	マルチステッププロセス; アイテムあたり60分	ワンステッププロセス; アイテムあたり23分
減量	しっかりしたコアのために重い	格子構造を使用して最大55% 軽量化
初期ツーリング	高価な金型とジグ	ツーリングなし; CADから直接印刷する

6.サンダーSLM-175: 航空宇宙R & Dのためのコンパクトな産業ソリューション

大規模な鋳造設備のコストとフットプリントなしで航空宇宙添加物製造を模索している組織のために、サンダーSLM-175はコンパクトな工業用グレードのソリューションを提供します。 500Wファイバーレーザー、40〜100μmの調整可能なビーム直径、および高精度金属部品用の ± 0.05mmの精度を備えています。

その85% の粉末回収率は、高価な航空宇宙合金の使用をより経済的にするのに役立ちますが、Thunder Makeソフトウェアはレーザー軌道を最適化して効率を15% 向上させます。モジュラーフットプリントと精密に焦点を合わせた設計により、SLM-175は研究、プロトタイピング、および小バッチ航空宇宙生産をサポートできます。