3D メタル プリンティングの転換点?

Nov 23, 2023

実用的な魔法

Siemens Energy と Seurat Technologies は、積層造形の脱炭素化数学のための新しい公式を開発しました。

ヘザー・クランシー著

2023 年 5 月 10 日

スーラの初期生産施設の様子。 写真提供：スーラ テクノロジーズ。

ドイツの複合企業シーメンスは積層造形に精通しており、同社はこれを「最大限の 3D プリンティング」と表現しています。 これらのデジタル技術を設計や生産プロセスに組み込むメーカーを対象としたソフトウェアやサービスも販売しています。 したがって、タービン、発電機、貯蔵を専門とするシーメンス エナジーが自社製品にこのアプローチを採用するのは当然です。 2020年4月現在、両者は別個の存在となっていますが、歴史は存在します。

その哲学の最新の実例は、シーメンス・エナジーが5月初旬に明らかにしたスーラ・テクノロジーズとの契約である。スーラ・テクノロジーズは、2015年にマサチューセッツ州ウィルミントンに設立され、急成長を遂げている産業気候技術スタートアップ企業である。

3D プリンティングは、プロトタイプの作成や、少量のバッチでコンポーネントや物品を作成するのに最適であるというのが一般的な認識です。この手法は、2 つの分野だけを例に挙げても、航空宇宙企業とヘルスケア企業の間で非常に一般的です。 昨年の春に私が報告したように、スーラ氏は大量生産を目的とした 3D 金属印刷技術を設計することで、この物語に挑戦しています。 同社は、現在のシステムはすでに他の 3D 金属印刷オプションよりも 10 倍高速であると主張しており、2025 年までに 100 倍の速度の利点が約束されています。

言い換えれば、数週間や数か月ではなく、数時間で印刷できます。

なぜそんなに速いのでしょうか？ スーラのアプローチは点描画のアイデアに基づいています。この名前は、その手法が一般的に関連付けられている印象派の画家に敬意を表して付けられました。 そのテクノロジーは、ローレンス・リバモア研究所の核融合エネルギープロジェクトで使用された製造上の回避策から生まれました（そうです、本当に）。作成中のパターンにレーザービームを適用します。 ピクセル化について考えてみましょう。 これにより、スーラのシステムは、レイヤーを重ねて適用する従来のプリンターよりも迅速にデザインをスタンプできるようになりました。 売り文句: 仕事には数週間や数か月ではなく、数時間かかる場合があります。

スーラ氏が約束しているもう 1 つのことは、この種のコンポーネントが通常作成されるプロセス (鋳造および成形プロセスを使用) と比較して価格が同等になることです。 同社のマーケティング資料によると、2025年までに1kgあたり約150ドルの値上がりが見込まれており、2030年には1kgあたり25ドルの目標が設定されているという。

スーラ氏はこれまでにベンチャー企業や企業イノベーションファンドから9,150万ドルを調達している。 そこで、シーメンス エナジーの話に戻ります。シーメンス エナジーもまた、それらの投資家の一人であり、積層造形の大きな支持者でもあります。 シーメンス・エナジーのベンチャー構築責任者、エンリケ・ゴンザレス・ザネティッチ氏は声明で「シーメンス・エナジーは、より持続可能な世界を創造しながら未来を変革できる革新的な技術を常に模索している」と述べた。 「私たちは、コスト削減を実現する素晴らしいスケールメリットで高品質の部品を印刷できる将来に興奮しています。私たちはSeurat Technologiesに投資しており、パートナーシップを強化することで業界の大規模な脱炭素化を加速できると信じています。」

スーラ社がシーメンス・エナジー社向けに製造する部品は、ニッケルベースの合金で作られたタービンのシーリング・セグメントだ。これは同社がこれまで3Dプリンティングの候補として検討していなかった部品だ、とスーラ社の共同創設者兼最高経営責任者（CEO）のジェームス・デマス氏は語った。 「顧客が部品の品質を保証するために私たちにお金を払うつもりなら、私たちはその義務を負います。」

6 年間の契約期間中、スーラは 59 トンのシーリング セグメントと関連コンポーネントを生産します。 この取引に関するプレスリリースで宣伝されている大きな利点は、潜在的なコスト削減であるが、スーラの技術は同社が地元で調達した太陽光と風力で動かされているため、このアプローチは部品の製造に伴う排出量も削減する、とデムス氏は述べた。 これについてスーラ氏が使用する方程式は、製造されるコンポーネント 1 トンごとに 1 トンの排出量削減となるというものです。 また、このアプローチにより、生産に必要な原料が大幅に削減され、スクラップも削減されるとデムス氏は述べた。

積層造形に重点を置くコンサルティング会社 Ampower は、業界の現在の価値を 32 億ドルと見積もっています。 スーラ社のプレスリリースの一部として公開されたコメントの中で、同社のマネージングパートナーであるマクシミリアン・ムンシュ氏は次のように述べた。「ここ数年、エネルギー業界はタービン部品の製造に金属3Dプリンティングを効率的に利用しており、高い成熟度に達している」 「金属 3D プリンティングは、タービンの耐用年数を通じて CO2 排出量を大幅に削減するイノベーションを実現する重要な技術となっています。このようなコンポーネントの需要は年間 26% 増加すると予想しています。」

スーラ社が部品の納品を開始する前に、まずは生産施設にシステムを追加することから始めなければならない作業がいくつかあるが、すでに生産能力で稼働しており、これ以上の作業には対応できない。 この合意により、両社はまず、スーラプロセスを使用して製造された部品のマテリアルハンドリング、引張強さ、抵抗などの品質を認定することに取り組むことになる。 デマス氏によると、その作業は2024年初めに行われ、2025年までに生産が増加する予定だという。

この特定の取引は、物事の枠組みからすると小規模に見えるかもしれませんが、これは米国の産業政策を再構築する新しい考え方を示すものであり、企業が炭素クレジット以上の取り組みを行うことで二酸化炭素排出量を少しずつ減らしている例であると私は信じています。 他にも共有できる例がありますか? [email protected] までメモを送ってください。

編集者注: この記事は、Siemens と Siemens Energy の関係を明確にするために 5 月 10 日に更新されました。

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