いよいよ銅合金の3D造形が本格化

ShareLabNEWSに「金属3Dプリンターによる電気自動車に使用する電気モーター部品の開発」という記事が出ましたので共有させて頂きます。

PBF式金属3Dプリンターが電気自動車などに使用する電気モーター部品を開発-ExOne

パインダージェット方式金属3DプリンターのパイオニアであるExOne は(中略)米テネシー州を拠点とするスタートアップ企業 Maxxwell(以下、マックスウェル社)と協力し、電気自動車やその他の大型車両、産業用機器に使用可能な軸流式電気モーターのために、独自の銅製電子巻線デザインを開発したことを発表。

なぜ3Dプリンター技術で開発されたか

化石燃料からハイブリッド車や電気自動車への移行に銅製の巻線やローターは、乗用車の駆動を司るうえで不可欠な部品のひとつだ。従来の設計・デザインでは、一般的に非効率的で製造コストが高い。さらに形状が限定されており、全体的な性能の妨げとなっていた。

しかし、3Dプリンター技術を活用することでより複雑な銅のデザインを作ることができる。マックスウェル社の 9 件の特許の中には、モーターを包む固定子巻線に 36 個の銅コイルを使用した電気モーターのデザインがある。同社は ExOne 協力のもと、これらのコイルを1つの3Dプリント部品に統合することを目的としている。』

いよいよ「銅」や「銅合金」が金属3Dプリンターに応用され始めてきました。これまで銅合金の造形は不可能でしたが、これからの電子化、Iot、EV社会において、銅や銅合金の3D造形は欠かせません。続きです。

銅のAM活用

『銅はアディティブ・マニュファクチャリング(AM)で盛んな分野である。

この分野で主流となっているのが粉末床融合法(PBF)だ。パウダーベッド方式の金属3Dプリントでは各種材料が使われているが、今後開発が進んでいくと思われる材料の一つに銅がある。銅は熱伝導率が高く、アルミの約2倍、ステンレスの約20倍と大きく、放熱用途などで活躍する。

しかし、一般的には溶接難易度が高く、扱いにくいといわれているのが銅でもある。特にレーザーを使うタイプの3Dプリンターでは密度を上げにくく、3Dプリントする際に高反射率と高熱伝導率の2つの難しい課題がある。研究は進んでいるもの、すぐに実用化するのは時間がかかる。

しかし、バウンドメタル印刷は、レーザーや電子ビームを使用しないため、このニッチな分野に新風を吹き込もうとしている。これまでにマークフォージド社やデスクトップメタル社は、バウンドメタルエクストルージョンシステムを使って純銅で3Dプリントできることを実証してきた。メタルバインダージェッティングは、銅を使った3Dプリントのスループットを向上させられるので、ExOneを使えば、銅パーツの真の量産が可能になる。』

どうでしょうか。アメリカではこのように銅のAM]活用が着実に進んでいます。一方、弊社MTA合金のMTA9100-GP20は鉄と銅の合金粉末です。これを使うことでPBFでも何の障害もなく造形が可能となりました。

MTA9100は鉄に銅が10%合金されたものですが、弊社では現在、この「銅」の比率を10%ずつ上げた鉄銅合金もスピード感をもって開発中です。今後、鉄と銅の比率を調整した金属粉末が金属3Dプリンターで使えるようになれば、造形物の適用範囲も格段に広がり、世界中のものづくりの発展に大きく役立つと考えています。

MTA合金は未来に無くてはならない合金を目指しています。