SOLUKON
SOLUKON 超音波ディパウダリング：産業用粉末除去ツールボックスにおける新たなソリューション
超音波ディパウダリングがもたらす効果と、その励起方式が最適な用途についてご紹介します。
オリジナルソース：
本コンテンツはSolukon Maschinenbau GmbHによって作成されています。
自動ディパウダリングの原理
自動ディパウダリングはアディティブ製造分野で比較的新しい技術ですが、2015年にSolukonが世界初のディパウダリングシステム「SFM-AT800-S」を発表して以来、市場ではいくつもの有効な原理が確立されています。最も重要なポイントは以下のとおりです。
1. 保護された雰囲気下でのディパウダリング
微細粉塵による健康リスクや爆発の危険性は、プロセスチャンバーを完全に密閉しなければ十分に制御できません。反応性材料の場合は、不活性ガスを用いてチャンバーを窒素置換（イナート化）します。
2. 再現性のあるディパウダリング
同一部品に対して常に同じ洗浄結果を得る（リピート性）ことが求められます。これは当たり前に思えるかもしれませんが、Solukon の自動粉末除去システムなしには真に維持できない基準です。
3. 最適な洗浄効果は回転＋振動励起の組み合わせで実現
2軸の連続回転（エンドレス回転）とターゲットを絞った振動励起により、付着した粉末は内部チャネル内で流動性を獲得します。Solukonの粉末除去システムでは、振動子の励起強度を調整可能です。しかし、空気圧式バイブレータによって生成される振動が部品にどのように作用するかは、部品の形状に大きく依存します。重要なのは結果であり、粉末は液体のように振る舞い、内部チャネルから流れ出します。粉末の塊は高周波ノッカーによって破砕され、必要に応じて作動させることもできます。
従来、振動を発生させる基本原理としては、空気圧式バイブレータとノッカーを組み合わせる方式が挙げられていました。これは空気圧式バイブレータが信頼性が高く、コスト効率に優れ、作業能率も高いためです。しかしこの方式は大量の圧縮空気を消費し、制御が困難なため、過共振によって繊細な構造部品が損傷するリスクがあります。
超音波搭載モデル SFM-AT350-E
SFM-AT350 ディパウダリングシステムの E 版登場により、Solukon は励起方式のラインナップを拡充し、超音波励起を備えたシステムを市場に投入しました。SFM-AT350-E は、400 × 400 × 400 mm／100 kg までの部品を、プログラム可能な２軸回転および超音波域の振動励起によって完全自動でディパウダリングします。
超音波励起の特長
SFM-AT350-Eでは、ピエゾ素子を用いて部品を超音波周波数帯域で励起します。励起は自動ディパウダリングシステムのターンテーブルに直接伝達され、部品を容易かつ精密に最適な振動状態へ導きます。このアプローチの独自性は、固定周波数を使用するのではなく、洗浄効果の高い特定周波数帯域を連続かつ高速にスイープする方式を採用している点にあります。このスイープ機能により、超音波領域の明確に定義された周波数を活用し、高い洗浄信頼性を実現します。
電気励起に使用される超高周波は、部品の固有共振周波数を大幅に上回るため、共振を防ぎ、構造損傷のリスクを排除します。その結果、超音波ディパウダリングは非常に優しい洗浄方式となります。
に、超音波励起は完全に無音で動作します。そのため、高騒音の大量生産環境外にも設置可能で、周囲への影響を最小限に抑えます。
超音波励起が適するのはどのような場合か？
粉末除去に関する多くの課題と同様、空気圧励起と超音波励起の選択は、主に用途や部品の形状に依存します。どちらの方式も効果的な洗浄結果を得られますが、極めて繊細な形状や壊れやすい支持構造を持つ部品では、超音波がしばしば最適な選択となります。これは、空気圧励起に伴う振動を回避し、振動ストレスによる部品損傷リスクを大幅に低減できるためです。直径0.5 mm未満の非常に細かい構造も、高周波超音波励起に対して優れた反応を示します。
さらに、励起が適切に適用されないと、狭細かつ深いチャネル内で粉末が詰まることがあります。超音波励起はこれらのチャネルを確実に洗浄し、既存の詰まりを除去することも可能です。以下は、Solukonの顧客が実施した狭細・長チャネル洗浄の比較試験で、超音波技術の優位性を示しています：
具体的な導入事例は？
Swissm4m：医療部品のディパウダリング
SFM-AT350-Eは特に医療業界において理想的なシステムであることが実証されています。典型的な用途は、表面に格子構造を持つ人工股関節カップです。これらのアセタブラムカップは、脊椎インサートや歯科用工具とともに、医療・歯科産業向け技術移転センターであるSwiss m4mセンターのビルド案件に使用されました。
超音波励起を用いたSFM-AT350-Eでは、ステンレス製医療部品の洗浄にわずか7.5分しかかかりませんでした。
The Exploration Company：ロケットエンジン スラスター燃焼室のディパウダリング
SFM-AT350-Eの超音波技術は、工業的ディパウダリングに非常に高い要求が求められる航空宇宙分野でも実績を上げています。国際的な航空宇宙企業「The Exploration Company」は、ロケット部品のディパウダリングにおいて、SolukonのSFM-AT350-Eによる超音波励起を採用しています。
この燃焼室はインコネル（IN718）製で、重量は約15 kg、高さは約370 mmです。内部は極めて複雑で、チャネルの最長は400 mm、最小直径は1.5 mmに達します。
SFM-AT350-Eを使用して、Senior Additive Manufacturing EngineerのMaxi Strixner氏が率いるチームは、この部品を快適かつ繊細に、そして無音で洗浄することができました。ロケット燃焼室専用に作成したクリーニングプログラムを実行し、30分後には部品が完全に洗浄されました。
The Exploration Company社がSolukonのSFM-AT350-Eを選んだ主な理由は、無音の洗浄と信頼性の高い洗浄品質です：
「Solukonの超音波ディパウダリングシステムは、わが社の小規模ワークショップにとってまさに画期的です。静音設計のおかげで、作業場のすぐそばに設置しても邪魔になりません。専用プログラムと組み合わせることで手作業が大幅に削減され、常に安定した洗浄結果が得られます。これらすべてが時間とコストの節約につながり、投資価値は十分にあります」と、Additive Manufacturing EngineerのBoris Schaff氏は語ります。
粉末除去ツールボックスにおける新たな武器：超音波技術
これらの事例が示すように、SFM-AT350-Eの超音波技術は市場で実績を積んでいます。ただし、E版は空気圧励起を用いる従来のSFM-AT350標準ディパウダリング技術の代替ではありません。超音波励起は、自動化ディパウダリングのツールボックスに追加される新たな手法です。
