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合金素材であるインコネルは、硬度が高く切削加工が難しい素材です。
そこで近年では、インコネルの加工方法として3Dプリントが注目されています。
とはいえ、「インコネルはどんな製品に使える？」「インコネルの3Dプリントの注意点はある？」といった疑問を持つ方も多いかもしれません。
今回の記事では、インコネルの特徴と用途、インコネルの3Dプリントのメリットや注意点を解説します。
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3Dプリントで使用されるインコネル718の特徴
剛性と高温下での耐食性が高い合成金属であるインコネルには、いろいろな種類があります。
中でも難削材であり、加工の難しいインコネル718は、3Dプリントを活用することで効率よく造形が可能です。
3Dプリントを検討するときに選択肢となる、インコネル718の特徴を順に解説します。
インコネル718と通常のインコネルの違い
インコネル718と他のインコネルの違いは、以下の通りです。
| type | feature |
| インコネル718 | ・析出強化型・-250℃から700℃までの温度下で強度や耐食性を保てる・溶接性が高い・切削加工が難しい |
| インコネル600 | ・固溶強化型・高温下での耐久性、耐酸化性、耐食性が高い |
| インコネル601 | ・固溶強化型・耐酸化性、耐浸炭性が向上している |
| インコネル625 | ・固溶強化型・低温でも高い強度と靭性を保てる・耐食性や高温強度も高い |
| インコネルX-750 | ・析出強化型・高温下での耐久性、耐疲労性が高い |
| インコネル825 | ・耐食性、耐食性が高い |
インコネルの主な用途や製品例
インコネル718は、多量のモリブデンとニオブ、少量のアルミニウムとチタンを含有した合成金属です。
低温〜高温下でも機械的強度を保てることから、以下のような用途や製品に活用されています。
- 航空宇宙開発（ガスタービン、エンジンのジェットノズル、ロケットのタンクなど）
- 原子力産業
- 火力発電所
- 各種プラント
- ごみ焼却炉
- 計装、電力・装置産業の部品（ケーシング、高圧ボルト、スプリングなど）
3Dプリントでインコネルを使用するメリット
インコネルの加工方法には、従来の手法のほかに金属3Dプリントがあります。
インコネルの加工に3Dプリントを活用するメリットを解説します。
難削材のインコネルと3Dプリントの相性が良い
インコネルは、高温で強度を保つ性質を持っているため、加工時の熱伝導性が悪く、工具が摩耗しやすいため、切削加工が難しい素材です。
その点、3Dプリントでは材料を積み重ねながら造形するため、難削材であるインコネルの造形も効率的に進められます。
幅広い形状の造形に対応できる
3Dプリントは、材料を積み重ねながら造形するため、切削加工や鋳造といった金属加工方法ではできない複雑な造形も可能です。
CADデータをもとに造形を進めるため、インコネルを用いた精度の高い造形が実現できます。
部品の数を削減し、効率的に造形できる
3Dプリントは、部品同士の接合や接着なしで造形ができるのもメリットです。
設計データ上の形状に沿って積層造形を進めるため、部品を一点ずつ造形する必要もありません。
造形作業が一度で完了することに加えて、接着などの加工も不要となるため、製作全体の効率化も実現できます。
難削材であるインコネルを使った部品でも、効率的な製作が可能です。
小ロットや試作品の造形に向いている
3Dプリントは、材料とCADデータの用意ができればすぐに造形をはじめられます。
鋳造や鍛造などのように、金型の製作が必要なく、コストや期間を抑えて造形が可能です。
試作品の仕様を変更したいときにも、金型を作り直す必要はなく、CADデータを修正するのみです。
高価なインコネルを使った製品の小ロット生産や試作品製作も、3Dプリントを用いることでコストを抑えて実現することができます。
インコネルの3Dプリントにおける注意点
3Dプリント後のインコネル製品は、硬度が低いため別途熱処理が必要です。
3Dプリントに対応している業者のなかには、熱処理は対応できない場合もあるため、依頼時に確認しておくようにしましょう。
また、インコネル自体が高価な材料であるため、材料の無駄がないように理想通りの造形を実現できる技術やノウハウを持つ業者を選ぶようにしましょう。
インコネルの3Dプリント方法
インコネルの主な3Dプリント方法に「ワイヤーDED方式」があります。
ワイヤーDED方式とは、金属ワイヤーを熱源で溶融しながら、一層ずつ積層して造形する方法です。ワイヤーDED方式の代表的な機器「Meltio M600」では、レーザーを用いたDED方式を採用しており、高精度かつ高密度な造形が可能です。
他の方式と比較して、高い造形速度と優れた材料利用効率を持ち、大型部品の製作や補修にも適しています。また、粉末材料を使用しないため、粉塵の発生が少なく、安全性が高いというメリットがあります。
ワイヤーDED方式は高強度・高耐熱性のインコネル部品を製造するのに適しており、航空宇宙・エネルギー産業などで活用されています。
インコネルの3Dプリントを依頼する業者の選び方
インコネルの3Dプリントを実現するためには、技術力が高く信頼できる業者へ依頼する必要があります。
はじめてインコネルの3Dプリントを検討しているときにも覚えておきたい、業者の選び方のポイントを順に解説します。
インコネルの3Dプリントに対応しているか
まず、インコネルの3Dプリント実績のある業者を選ぶようにしましょう。
実績があれば、インコネルの特性を理解しながら、適切な3Dプリントによる造形を実現できる業者である可能性が高いです。
インコネルは高価な材料なので、材料の無駄を出さないためにも、高い技術力を持つ業者を選ぶようにしましょう。
インコネル以外の金属素材にも対応しているか
金属3Dプリントを行う業者によって、対応している金属素材が異なります。
インコネルはもちろん、それ以外の金属素材にも対応しているか確認しましょう。
造形を検討しているものによっては、インコネル以外の素材が最適である場合もあります。
インコネル以外の金属素材にも対応している業者なら、柔軟な提案も受けられるでしょう。
造形コストや納期はどれくらいか
同じ素材でも、3Dプリントにかかるコストや納期は業者によって異なります。
依頼先の候補が決まったら、必ず具体的なコストや納期について確認しておきましょう。
特に、インコネルは高価な材料のため、コスト面のチェックが大切です。
二次加工などのオプションがあるか
インコネルで造形する部品や製品によっては、後処理が必要となる場合があります。
たとえば、硬度を出すために熱処理を行う、表面のざらつきを取り除くなどです。
3Dプリントによる造形後の二次加工にも対応している業者なら、まとめて依頼することで効率的に製作を進められるでしょう。
Summary
インコネルの特徴やメリットとともに、インコネルの3Dプリントのメリットや注意点について解説しました。
インコネルは低温から高温環境下でも硬度や耐食性を保てるため、厳しい環境で使用される部材や機器へのニーズが高い材料です。
しかし、材料自体が高価かつ切削加工が難しいため、3Dプリントも含めた適切な加工方法の選択が求められます。
3Dプリントを行う際は、インコネル素材の扱いに強みのある業者を選び、納得のいく製品製作につなげましょう。
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