産業 アドバンスド・マシン気液インダストリアル

カスタマイズされた金属3DプリンティングマシンのリーディングプロバイダーであるAMCM社は、積層造形技術の進歩を追求する中で、同社の主力製品であるM4Kプリンターの熱管理と性能の強化を目指しました。

 

AMCM M4K積層造形機のイメージ

 

AMCMは、銅のような難易度の高い材料の製造時間の延長と高速処理の要求を満たすために、改良された熱交換器を求めてコンフラックス・テクノロジーに注目しました。

AMCMの目的は主に2つあった:

  • 圧力損失を最小限に抑えながら、アルゴンガスの温度を25℃以下に下げる。
  • 既存の熱交換器よりも大きくないサイズの支持ダクトを含む、合理的なモノリシック・デザインを作る。

コンフラックスは、全体的な形状やサイズに自由度を持たせることで、目標を上回る熱交換器を実現しました。この熱交換ソリューションは、コスト競争力を維持しながら、元のサイズのわずか7%のパッケージで、より高い熱交換性能を提供し、AMCMに効率と手頃な価格の両方を保証しました。

コンフラックス独自のコンフィギュレーションとプロトタイピング・プロセスにより、お客様は見積もり性能範囲とオーダーメイドの概念実証を迅速に得ることができます。従来の製造会社では通常6ヶ月を要したものが、コンフラックス独自のアプローチでは3ヶ月に短縮されます。

発見と実現可能性の段階

コンフラックスの各プロジェクトは、顧客の熱伝達の課題とその望ましい目標を把握するための初回ミーティングから始まります。このセッションで、チームは境界条件、優先順位、制約条件、設計の前提条件についてAMCMと議論を深めました。

AMCMの技術革新・エンジニアリングチームから、圧力損失と出口ガス温度に重点を置いた要求事項を受け取った後、Confluxチームは、推定性能範囲を含む予備的なCFDシミュレーションを行いました。目標性能を達成するためのフィンのサイズ、設計、密度、流路の高さに関する最適な構成を詳述した包括的なレポートが作成されました。この文書には、全体的なパッケージのサイジング、製造の見積もり、連続生産の技術的・商業的実現可能性の評価も含まれています。

 

AMCM_CFD+Simulation computer render

熱交換器内の圧力変化を示すCFDモデル

アディティブ・マニュファクチャリング・プリント・マシンでアルゴンガスはどのように使われているのか?

アディティブ・マニュファクチャリング・プリント・マシンでアルゴンガスはどのように使われているのか?

アルゴンは3Dメタルプリンティングにおいて、酸素のない環境を作り出すために使用される。アルゴンは保護ガスとして機能し、印刷プロセス中に金属粉が酸素と反応するのを防ぎます。これにより、高品質の結果を保証し、不要な化学反応のリスクを最小限に抑えます。

プルーフ・オブ・コンセプト構築段階

設計エンジニアは、コンフラックスのアディティブ・マニュファクチャリング最適化設計ライブラリから、他のアプリケーションで成功を収めているコア・ベース・モデルを最終的に選択し、既存の熱交換器の既存のスペースに収まるようにパッケージング要件を調整した。

設置のための接続に合わせ、フォームファクター、ダクト、ベーン、アウトレットなど複数の要素が構成された。例えば、AMCMは、より少ない圧力損失でより良い流量を可能にするために、ダクトの直径を大きくするよう要求した。これらやその他の特徴は、性能の向上、実用的な要件、最終的な用途への具体的な適合を確実にするために、適応され、改良されました。

CAD models showing Conflux heat exchanger next to incumbent

CADモデルによるコンフラックスの熱交換器と既存の熱交換器の比較

 

コンフラックスは、EOS M300を含む複数の3Dプリンティングマシンを備えた現地製造施設により、コンセプト実証用のプロトタイプを迅速に設計、製造、納品することができる。

 

Conflux pre-production prototype

コンフラックスのプリプロダクション・プロトタイプ

テスト

この熱交換器には不活性ガスが使用されるため、製造から後処理に至るまで厳しいレベルの清浄度が要求されます。コンフラックス独自の後処理技術に加え AS9100D認証 熱交換器の信頼性を顧客に保証する。

プロトタイプがコンフラックスの厳しい社内チェックを通過したため、AMCMはM4K量産機で社内テストを実施した。性能テストと清浄度テストに合格し、AMCMは連続生産の注文を確定した。

AMCM M 4Kマシンでテストされる熱交換器の概念実証

「私たちAMCMは、この熱交換器の性能に感銘を受けています。アルゴンガスの温度を非常に一定に保ってくれるので、コンポーネントの品質が向上するだけでなく、M4Kの全体的な熱管理と性能にも役立っています。圧力損失は予想以上に低く、コンパクトな設計を考えると印象的でした。"

ウルリッヒ・シュミット AMCMのシステム開発者

連続生産への移行

コンフラックスはAMCMに、彼らの要求以上のものを満たすアルゴンガス熱交換器を提供した。

AMCMは、この連続生産の受注により、世界中の既存のM4K機を改造し、熱管理システムをアップグレードし、顧客に最新の伝熱技術を提供する。

最小限の圧力損失でアルゴンガスの温度を下げる:

この機能により、M4Kプラットフォームのパフォーマンスを押し上げる重要な利点である、製造時間や品質の向上など、多くの利点が可能になる。

93% 包装容積削減:

コンフラックスの設計は、パッケージ全体の容積を93%という驚異的な削減を実現しながら、従来よりも優れた性能を達成した。

モノリシックビルド:

アディティブ・マニュファクチャリングの多くの利点の1つは、モノリシックな製品を製造できることである。コンフラックスは、熱交換器の両端に支持ダクトを作ることに成功し、各製品の単価をAMCMの目標範囲内に抑えることで、会社のマイルストーンを達成した。AMCMにとっては、世界中のM 4K顧客に新しい熱交換器を展開する計画であるため、設置やメンテナンスのプロセスを簡素化できる。

積層造形技術の限界に挑む

AMCMとConfluxの提携は、積層造形アプリケーションの発展を追求する上で大きな成功を収めました。DfAMの原理を応用して熱交換器を3Dプリントし、最終的に別の3Dプリンティングマシンに組み込むというコンセプトは、この先端技術の驚くべき自己複製可能性を証明するものです。

コンフラックスは現在、AMCM社向けに連続生産を開始しており、同社のM 4Kマシンの熱伝導技術の新時代を切り開いている。このプロジェクトは、付加製造におけるコンフラックスのユニークな能力と、3D金属プリンティングマシンが達成できることの限界を押し広げることへのコミットメントを強調するものです。

「コンフラックスは、連続積層造形のために部品とプロセスを設計し、技術的に信頼性が高く、商業的に実行可能な製品を提供しています」と、コンフラックス・テクノロジーのチーフ・コマーシャル・オフィサーであるダニエル・ウッドフォードは言う。

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