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最先端3Dプリンター技術で作る航空機エンジンのタービンブレード

この数年、世界を代表するエンジニアや経営者たちがひっきりなしにイタリアのピエモンテ州にあるカーメリを訪れています。カーメリはどこまでも続いていそうな平らで肥沃な平野に位置し、国を代表する工業都市ミラノと、トリノの間に挟まれたとても小さな街です ―― 街で一番にぎわっている場所といえば、12人も集まればすぐにいっぱいになってしまうピッツァリア(ピザ専門のレストラン)ぐらいでしょうか。

3年前、このカーメリに、GEアビエーションの傘下にあるアビオ・アエロはヨーロッパ最先端といえる3Dプリンター工場を建て、操業を開始しました。以来、世界中から「未来のものづくりを見たい」という訪問者が後を絶ちません。GEアビエーションの社長兼CEOであるデイビッド・ジョイスも、「この工場に来れば、3Dプリンターがどんな可能性を秘めているか理解できるでしょう。ここには最先端が詰まっています」と話しています。

アディティブ・テクノロジー、いわゆる3Dプリンターの技術は、インターネットが情報やショッピングの仕方を全く新しいものにしたように、ものづくりの現場に革命を起こしています。アディティブ・テクノロジーでは、原料の層を重ねては溶かすを繰り返し、下から上へ立体的に造形して部品を作ります。エンジニアはコンピューター上で部品をデザインし、その図面を3Dプリンターに送ります。プリンターは送られてきたデザインのファイルを分解して一つひとつの層に置き換え、適切なパターンで各層をつなぎます。

「どんなに複雑な形状でも、作れます。お望みなら中が空洞になった構造でも、骨のような形でも」とカーメリにある工場で製造エンジニアを務めるダリオ・マンテガッツアは自信を示します。

イタリア・ピエモンテ州カーメリにある3Dプリンター工場の外観
(写真:アビオ・アエロ)

GEアビエーションは、昨年、レーザービーム方式の3Dプリンター機械メーカーであるコンセプトレーザー社を買収したほか、電子ビームを使う3Dプリンター機械メーカー大手であるアーカム社の76%の株式を取得しました。これにより、それぞれの本社があるドイツとスウェーデンにも拠点を拡大させました。アメリカにも、アディティブ・マニュファクチャリングの先駆者的存在であるモリス・テクノロジーの本拠地シンシナティや、3Dプリンター製造の工場があるアラバマ州オーバーンなどに拠点があります。ただ、GEアビエーションCEOのジョイスは、「イタリアとアビオ・アエロは、GEアビエーションのアディティブ・エコシステムが成長するうえで中心的な役割を持つことになるでしょう」と話し、カーメリがGEのアディティブ・マニュファクチャリング戦略を語るうえで重要な拠点であるとの見解を示しています。

GEとサフランの合弁企業、CFMインターナショナル製の商業用エンジン「LEAP」が搭載している燃料ノズルは3Dプリンターの技術を使って出来ていますが、これは、いわゆるレーザー方式の機械を用いて強力なレーザーにより金属微粉末を何層にも溶融させて作っています ―― ちなみに、一層の厚みは20から80ミクロンと人の髪の毛よりも薄く、1250層も重ねてようやく1インチの積層材料になります。

3Dプリンターで作られた燃料ノズルはLEAPエンジンに搭載され、すでにヨーロッパやアジアの空を飛んでいる

一方、カーメリの工場では、アーカム社製の電子ビーム方式の機械を使っています。これを使うことで、レーザー方式より4倍も厚く、さらには数倍の強度を持った部品を製造することができるほか、ニッケル合金の半分の軽さであるチタンアルミの積層造形も可能になっています。

カーメリの工場にはアーカム社製の機械が並んでいる
(写真:アビオ・アエロ)

カーメリの工場では、このような機械20台ほどを使って、2020年にも商業運転を開始する予定の次世代航空機ボーイングB777X用エンジンであるGE9Xに搭載される低圧タービンブレードの後段を積層造形しています

アビオ・アエロでは、アーカム社製3Dプリンターを使って
GE9X用低圧タービンブレードの後段をチタンアルミから作っている
(写真:アビオ・アエロ)

先述のカーメリの工場で働くマンテガッツアは、電子ビーム方式で作った積層造形のことを「最高に自由度の高い製造法」と表現します ―― なぜなら、部品の形状を変更することもできるし、一つの機械で同時にさまざまな部品を製造することもできるからです。

GE9Xの低圧タービンは6段のブレードから成り立っていますが、前段のタービンは日本のIHI社が担当しています。それ以外にも、IHIは、低圧タービンのモジュールである、ディスクやコーンシャフト、軸受けなどを製造しており、これらはアビオ・アエロの工場に送られ、そこで組み立てられています。