随着生产基地在全球的拓展，日本承担的职能越来越多，包括通过研发维持技术优势等等。小松（KOMATSU）强化了位于日本主力工厂之一的大阪工厂厂区内的生产技术开发中心职能。借该中心新建实验楼之机，小松向新闻媒体公开了研发中心的概要和研究成果（图1）。
图1：小松生产技术开发中心的实验楼
楼层全景。喷涂、焊接、切削加工等实验设备一字排开。
公开的成果包括［1］以旧部件再利用为目的电弧喷涂技术、［2］使用大电流的高效焊接技术、［3］活用3D打印机、［4］利用大屏幕立体显示探讨设计生产细节的VR室、［5］在切削加工等环节活用模拟等。
修复0.5～1mm左右的磨损
其中，用于旧部件再利用的电弧喷涂技术的作用是，将建筑机械因工作而磨损的部件修复到原来的尺寸，像新品一样再次投入使用。可用于发动机组用金属轴承、桥壳（内置减速器和差动齿轮的部件）的轴承装配部分等。该技术可修复0.5～1mm左右的磨损。
这种电弧喷涂技术是将镍铝合金和不锈钢等喷涂在部件上、使磨损部位增厚的方法（图2）。喷涂使用线状材料，在2条线材之间加载高电压，就会引发电弧放电。当线材在电弧放电中熔化后，利用压缩空气将其吹送至工件，在工件表面形成覆膜（图3）。首先喷涂与工件附着性强的打底材料，然后再喷涂能够确保部件表面硬度的材料。
图2：以旧部件再利用为目的尺寸修复技术
喷涂镍铝合金、不锈钢等材料，形成0.5～1mm的较厚涂层。
喷涂镍铝合金、不锈钢等材料，形成0.5～1mm的较厚涂层。
图3：喷涂示意图
喷涂的材料采用线材，通过放电使其熔化后，利用压缩空气喷涂。
喷涂的材料采用线材，通过放电使其熔化后，利用压缩空气喷涂。
为了达到实用水平，“对于使用什么材料、能够延长多少寿命进行评价的技术也同样重要”（小松）。因此，该公司还开发出了对涂层的附着性、硬度、强度、抗压强度（是否容易出现凹陷）等进行评价的方法。
小松已开始开展对旧部件进行再利用，作为“CR（Certified Remanufacturing）单元”进行销售的“再制造业务”，电弧喷涂技术的定位就是支撑该业务的技术。再生部件不仅可以重新利用原材料，与制造新品相比，还可以大幅减少二氧化碳排放量。对于客户正在使用的建筑机械，通过将换下来的部件再利用，还能缩短检修需要的停工时间。
利用3D打印机观察内部进行试制
小松还公开了生产技术开发中心利用3D打印机的情况。有代表性的例子是使用半透明树脂，通过光固化快速成型的方式制作桥壳（图4）。桥壳的实物是铸件，内部包含齿轮等机构。如果变速箱油没有充分浸润，会出现烧结现象。因此，了解变速箱油的情况非常重要，但在过去，很难用肉眼对此进行观察。而使用3D打印机制作出半透明部件后，只要加入模拟变速箱油的液体，即可一边改变机构的转数，一边观察变速箱油的情况。
图4：使用3D扫描仪和3D打印机制作的、桥壳的实物大小半透明模型
从外部可以观察到工作时润滑油在内部的情况。
从外部可以观察到工作时润滑油在内部的情况。
成型用数据是使用3D扫描仪（德国GOM公司的“ATOS”）扫描实物得到的。以扫描得到的数据为基础，利用3D Systems公司的3D打印机“iPro8000”，以100μm的积层厚度成型。
模拟使效率增至10倍
在切削加工等工艺中活用模拟技术获得了加工效率增至10倍的效果。其中之一是对使用容易发生抖振（振动）的长刀具的铣削加工进行模拟。
例如，大阪工厂在制造建筑机械时，有一道工序是使用直径50mm、长345mm的长刀具对钢材（SS400）进行铣削加工。刀具在这样的加工中容易发生抖振，过去只能由工人根据经验确定加工的条件。要想通过慢慢加大、加快切削条件（工具转数、进给速度、切削量）的方式提高效率，就会发生抖振。
但模拟的结果显示，当切削速度为1.7倍、进给速度为2.9倍、切削量为3倍时，刀具不会发生抖振。如此一来，切削1分钟的去除量从11cm3/分钟大幅增加到了111cm3/分钟。
对于车床加工，小松通过模拟切屑情况等方式进行调查，成功提高了效率。某个车床加工工序会产生连成长条的切屑，在加工后需要人工清除。在清除时，机器必须停下来，成了效率低下的一个原因。小松利用一个基于3D切削模拟软件（美国Third Wave Systems公司的“AdvantEdge”的系统对此进行了模拟，结果显示，只要把刀具的进给速度提高到过去的3倍左右，就能得到细碎的切屑*4。这样就避免了手工清除切屑的麻烦。
除此之外，小松还介绍了对铸锻造进行模拟的举措。在铸造方面利用计算机模拟来分析熔化金属的夹砂、冷却时的变形等。在锻造方面则是为了减少毛刺，提高材料的成品率而进行模拟。
1006次
