香蕉文化

香蕉文化の海外EPC事业会社日挥グローバル株式会社（代表取缔役社长执行役员：ファルハン?マジブ）は、当社グループのIT戦略であるIT Grand Plan 2030の一环として、「3Dプリンタ导入や建设自动化による建设工法最适化」を推进しています。その中でこのたび、これまで世界的にも适用事例の少ない炭素钢材料を用いた3Dプリンタによる设计?造形を実施し、従来の製造方法と同程度の品质で造形する知见を获得しました。また、3Dプリンタならではの形状を追求し、軽量かつ、强度に优れた配管関连部品の造形に成功するなどの成果が得られましたので、以下の通りお知らせいたします。

日挥グローバルでは、EPC事业のプロジェクト遂行において、设计から工事までのリードタイム短缩や品质の安定化を目的に、大型3Dプリンタによる构造物の建设现场での直接製造を推进しており、これまで、大型构造物の造形への适性を考虑したセメント系3Dプリンタであるガントリー型コンクリート系建设用3Dプリンタの导入を検讨してきました^*1。

一方、金属材料を造形する3Dプリンタに関しては、3Dプリンタの造形方式のうちの1つであるWAAM技术^*2に着目し、プラント建设工事において最も多く用いられる炭素钢による配管部材等の製造を実现するため、2021年7月からオランダのMX3D社^*3と共同研究を同社にて実施し、下记の成果を得ることができました。

3顿プリンタ业界では、合金などの高级钢についての适用例は多いものの、プラント建设工事において最も多く用いられる炭素钢についての造形例が未だ少ないのが现状です。共同研究では、WAAM技术を用いて炭素鋼から配管部材を造形し、さらに強度試験を行うことでその造形品質を確認しました。この試験により、従来の配管部材と同レベルの品質で炭素鋼から配管部材を製作する上での知見を獲得しました。

共同研究では、Autodesk社のAutodesk Fusion 360?^*4に搭载された、表面が滑らかな最适化形状を得られるジェネレーティブデザイン机能を使用することで、従来の配管関连部品の形状を最适化し、使用する材料の重量の削减を目指しています。本研究では、この机能を用いることで配管サポートの形状を最适化し、使用する材料の重量を约3～4割削减することに成功しました。加えて、形状の最适化を行うことで强度を上げることにも成功し、崩壊荷重の2～6割の増加を达成しました。

现在、日挥グローバルでは3Dプリンタのプラント建设工事への导入に向けて、3Dプリンタで金属部品を製作する上で大きなハードルとなる外面塗装?疲労強度についての課題に取り組むなど、よりこの技术の実装を具体化するための検討を行っています。大型3Dプリンタによる构造物の建设现场での直接製造を达成することで、设计から工事までのリードタイムの削减に加え、建设现场の人材不足を补うなど、プロジェクト遂行上のリスク低减に大きく寄与できると期待しています。

※1：当社グループのセメント系3Dプリンタの取り组みについてはこちら(当社の贬笔内)

※2：WAAM技术とは、金属材料として溶接用ワイヤを使用し、ワイヤをアーク熱源で溶融させて造形する3Dプリント技术で、アメリカ国防総省が潜水艦の部品を造形するために導入を決めるなど、大型構造物の造形が可能という特徴を有しています。また、WAAM技术ならではの形状により重量を削減した造形物は、従来の圧延材を使用したH形钢と比べて、圧延工程などにおけるCO2排出量を削减でき、気候変动への影响が小さいと言われています。

※3：MX3D社は、WAAM技术を基にした金属材料の3Dプリンタシステムを提供するオランダのスタートアップ公司で、アムステルダムで初の3Dプリント鉄桥を製作して完成させました。

※4：Autodesk Fusion 360?は、机械加工向けの3D CAD/CAMソフトウェアで、2018年にジェネレーティブデザイン机能が搭载された。ジェネレーティブデザインは、与えられた制约条件の下で设计の反復计算を繰り返すことで多数のデザインモデルを生成することができます。生成されたデザインモデルの中から重量と刚性の関係から最适なモデルを选択することで、部材の軽量化と高强度化を実现できます。

　

　　　　　　　　　写真１：MX3D社製3Dプリンタ 　　　　　　　　　　　　　　　　　写真２：WAAM技术を用いて製作した配管部材

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