発売日：2026年4月10日
ポール・リー
最高技術責任者 | 著者3Dプリンティング機器と積層造形プロセスに関する18年の経験を持ち、複雑な部品の効率的かつインテリジェントな製造を実現します。
航空宇宙工学というハイリスクな世界では、重量の1グラム、製造時間の1時間1時間が重要となる。航空機エンジンのケーシングのような複雑な部品の従来の製造方法（高価なチタンの巨大な塊を鍛造し、そこから最大90％を機械加工で削り取るという工程を含むことが多い）は、非常に無駄が多く、時間もかかる。
中国航空業界が発表した新たな技術報告書は、よりスマートな未来に向けた魅力的な青写真を示している。 レーザークラッディングを単なる修理手段としてではなく、「ハイブリッド」製造戦略の不可欠な要素として活用する。 「TC4ケーシングレーザークラッディング試験報告書」に詳述されているこの手法は、マウントボスなどの複雑な形状をほぼ最終形状のベースに直接取り付けることで、性能を損なうことなく材料、時間、コストを節約できることを示しています。
従来のケーシング製造における問題点
航空機エンジンのケーシングは重要な構成部品です。チタン合金（TC4）やニッケル基超合金などの高性能材料で作られた、大型で薄肉の円筒形構造物です。エンジンの他の部品を収容し、支える役割を担っているため、その構造的完全性は極めて重要です。
従来の方法は単純だが非効率的だ。
- フォージ 高価なTC4ビレットから削り出された、頑丈で特大サイズのブランク材。
- 機械 最終的な薄肉形状を実現するために、多軸CNCマシンで広範囲に加工されます。
- 機能を追加する フランジや取り付けボスなど、より複雑な機械加工や別途の溶接作業が必要となる場合が多い。
この「減算」方式は、大量の材料の無駄（低い仕入れ対加工比率）、長いリードタイム、高額な工具コスト、そして大きな機械稼働率につながる。
ハイブリッドソリューション：「機械加工＋局所積層造形」
この報告書は、パラダイムシフトを提唱している。 「全体加工 – 局所積層造形 – 局所加工」
巨大なブロックから始めるのではなく、最終的な外形形状に加工された、より単純なニアネットシェイプの基本部品から始めます。次に、 レーザー指向性エネルギー堆積法（DED）レーザークラッディングとも呼ばれるこの 追加 報告書に示されているような突起部などの複雑な形状は、必要な場所に正確に配置される。
報告書の図1は最終結果を示しています。ボス形状が正常に形成されたTC4ケーシングです。これはハイブリッド製造の中核概念を実際に示すものです。
この戦略は劇的な改善をもたらすことが期待される。
- 原材料費が50%以上削減される。
- 全体の処理時間を約60%削減。
- 製造コスト全体の50～70％削減。
実現に向けて：技術的な道のり
このビジョンを実現するには、いくつかの重要な課題を解決する必要があり、報告書はそれらを綿密に記録している。
1. 材料と機械のセットアップ
チームは球体を使用した TC4（Ti-6Al-4V）粉末 粒子径は53～150µmである。このプロセスは特注の装置で行われた。 METAL+1005システム1000Wレーザー、精密な経路制御を実現する6軸産業用ロボット、そして製造中に反応性の高いチタンの酸化を防ぐための不活性ガスが充填された密閉チャンバーを備えている。
2. プロセスパラメータの最適化：シングルトラックからマルチレイヤーブロックへ
DEDプロセスを成功させる鍵は、レーザー出力、スキャン速度、粉末供給速度の最適な組み合わせを見つけることです。研究者たちは体系的なアプローチを採用しました。
- シングルトラックトライアル： 彼らはまず溶融金属のビーズを一つずつ堆積させ、滑らかで欠陥のない、形状の良いトラックが得られるまでパラメータを調整した（図8～11参照）。
- マルチパス、マルチレイヤーブロック： 単線軌道が完成すると、より大きな試験ブロックが作られた（図12および14）。これらは、 浸透探傷試験（図7） 表面の亀裂を検査した後、顕微鏡分析のために断面を作成した。
図2は、最適化されたシングルトラックの成功例を示しており、これはプロセス全体の基本的な構成要素である。
3．微細構造の評価：健全かつ緻密
最も重要な検証は 金属組織学的分析. 多層ブロックの断面を研磨、エッチング処理し、顕微鏡で観察した。
図3は最終的な微細構造を示している。そこには、目に見える気孔、亀裂、または溶融不良欠陥のない、完全に緻密な微細粒構造が確認できる。堆積層と元の基板との接合は、完璧な冶金学的接合となっている。
この微細構造の完全性は、部品の機械的信頼性の基盤となる。
4．大きな課題への取り組み：薄壁における熱管理
最後にして最も現実的な難関は、薄肉の筐体にボスを印刷することだった。レーザーの集中した熱によって、薄肉の筐体は容易に反ったり歪んだりしてしまう可能性がある。
その報告書の解決策は実に巧妙だった。 戦略的冷却. 製造中のワークピースからの放熱を強化することで、熱入力を制御し、許容できない変形を防ぎ、最終的に部品を成功裏に仕上げることができた（図18および19）。
結論：高付加価値部品のための新たな道
本レポートは単なる試験結果の羅列ではなく、新たな製造理念を実証したロードマップです。レーザークラッディングをハイブリッドワークフローに統合することで、製造業者は純粋な切削加工法の限界を超越することができます。
複雑なケーシング上に高密度で欠陥がなく、幾何学的に正確なTC4ボスを成膜することに成功したことは、この技術が実用段階にあることを証明している。これは、航空宇宙製造における究極の目標達成への明確な道筋を示すものである。 高い信頼性と複雑な部品を、効率性と持続可能性を飛躍的に向上させて製造する。
について Forgecise
Forgecise は、積層造形における革新企業であり、産業製造向けの高性能金属3Dプリンティング装置、材料、およびソフトウェアソリューションに注力しています。