積層造形による精密工具。3Dプリンターを活用するPaul Horn社

光沢のあるホワイトのフロアがLED照明の放つ光を反射します。CNCマシンは離陸準備が整った航空宇宙の小型宇宙船のように整列しています。そのマシンの中で、超硬ブランクは常に新たに準備される冷却剤により慎重に冷却され、光沢がまぶしい工具へと生まれ変わります。工具は1マイクロメートルまで厳密に材料を図面に忠実にはがしてはじめて、組立スペースから出荷されます。

同社製造現場から出荷される製品は、スイスの時計メーカーや、医療技術、航空宇宙産業の求める要求を満たしていなければなりません。Paul Horn氏により、1969年に創業された同社は、要求の厳しい切削用精密工具で、その名が世界に知られるようになりました。もっと言うと、材料をµレベルで正確にはがす方法をHorn氏と同様に理解している企業はたった数社しかいないとも言えます。

Umso verwunderlicher scheint es, in diesem Unternehmen eine Maschine vorzufinden, deren Stärke genau das Gegenteil ist. Denn im ersten Stock im Tübinger Werk 2 perfektioniert Horn seine Kompetenzen in der Additiven Fertigung mit einem 3D-Drucker von TRUMPF. In der TruPrint 3000 von TRUMPF transformieren zwei 500 Watt Laser rund um die Uhr die Ideen der Entwickler und Konstrukteure aus feinstem Metallpulver in die Realität.

„Nur wer Neues wagt, kann dazulernen“, sagte der kürzlich verstorbene Geschäftsführer von Horn, Lothar Horn 2019 in einem Interview. Matthias Luik, seit 2010 Leiter Forschung und Entwicklung des Unternehmens nimmt den Ball auf: „Wer die Technologieführerschaft in einem Bereich für sich proklamiert, der darf sich vor neuen Technologien nicht verschließen.“ Und so war es für die Experten für Präzisionswerkzeuge selbstverständlich, 2018 einen eigenen Bereich für Additive Manufacturing (AM) in der Tübinger Zentrale zu schaffen, um die Grenzen und Möglichkeiten des 3D-Drucks auszuloten. „Das Know-how für Werkstoffe und Materialien hatten wir bereits im Haus, auch das verwendete Pulver können wir selbst analysieren“, erklärt Matthias Luik. „Für alles andere haben wir auch Lehrgeld bezahlen dürfen.“ Aus seinem Mund klingt selbst das noch euphorisch – „aus Fehlern lernen“ ist bei Horn Teil der Unternehmenskultur.

だからこそ驚きなのが、この会社に、相反する強みを持つマシンがあることです。それもそのはず、Horn氏はテュービンゲン第2工場の1階でTRUMPFの3Dプリンターを使った積層造形技術を形にしているからです。TRUMPFのTruPrint 3000では、2台の500Wレーザが開発者や設計士の構想を24時間休みなく最高品質の金属粉末から具現化していきます。

「人は進取果敢に挑戦してこそ学びがあるというもの」と、最近逝去されたHorn社CEOのLothar Horn氏は2019年のインタビューで語っていました。同社で2010年から研究開発部長を務めるMatthias Luik氏は次のように話しています。「ある分野でテクノロジーを先導していると謳うのならば、新しいテクノロジーに寛容でなければなりません。」そうして、3Dプリンターの限界と可能性を探るため、精密工具のエキスパートたちが2018年、テュービンゲンの本社に積層造形（AM）専用独立部門を設けたことは当然ともいえました。「当社は素材や材料に関するノウハウを持ち合わせていましたし、使用粉体も自社で分析可能です」と、Matthias Luik氏は説明します。「ほかのあらゆることも、私たちは苦労から学ぶことができます」と、Luik氏は熱く語ります。「失敗から学ぶ」ことは、Horn社が大切にする企業文化なのです。

当初別のメーカーから購入したマシンを使って粉体や加工パラメータ、造形プロセス、そしてプロトタイプ生産の集中的試験と綿密な検討を行ったところ、わずか3年で積層造形チームの要求に応えられなくなってしまいました。そのため、新しいマシンが必要になったのです。長期試験、サービス品質と通信の評価など、およそ半年にわたる体系的ベンチマーク試験を実施し、Horn社は最終的にTRUMPFを選びました。「これはずっと稼働できるんです」と、Horn社で積層造形部門長を務めるDr. Konrad Bartkowiak氏は、設備の堅牢性と一貫した品質を高く評価しています。TruPrint 3000のダウンタイムの少なさと加工安定性により、積層造形チームのワークライフバランスにもよい影響が表れています。「TruPrint 3000を導入してからというもの、週末はずいぶんゆっくりと過ごせています」と、Horn社積層造形設計エンジニア（メインオペレーターとしてTRUMPFの新設備を担当）のMichael Schäfer氏は付け加えます。以前はエラーメッセージの表示やジョブの中断があったら、マシンの再稼働のためにシフトを特別に増やし対応しなければならなかったのです。

2022年5月から、Bartkowiak氏とSchäfer氏が手塩にかけて手掛けてきた製品が生産段階に入り、同年9月からチームが当該設備で生産を行っています。クライアントとの契約から、工具のカタログのプロトタイプ、生産設備に使用する部品など、自社マシンを最大限活用するため、はじめの7か月間で20件以上のプロジェクトを社内外で実施しました。具体的な例を挙げると、従業員が加工品の内側を研削するマシン向けのクーラントノズル。クーラントノズルに数十とある内部管により、研削箇所と加工品を正確に、ピンポイントで冷却できます。その結果、研削箇所の耐久性と加工品の品質が向上します。「内部構造は非常に微細な作りのため、従来の製造方法ではこの製品を具体化することはできませんでした」と、Matthias Luik氏は説明します。

Horn社は将来的にマシンの稼働率をさらに上げていきたいと考えています。これまで製作されてきた旋削工具のプロトタイプは現在テスト段階にあり、Horn社の製品カタログにまもなく掲載される予定です。テストに合格しカタログに掲載されればもう、次は連続生産です。「当社積層造形部門が今焦点を当てているのは連続生産ではありません」と、開発責任者のLuik氏は言います。「大前提として、当社はTRUMPFの設備で積層造形により可能となる技術進歩の限界に挑戦したいと考えています。限界に挑戦する取り組みにより、Horn社がお客様により質の良い工具を提供し、最終的に市場競争力を得ることにつながります。目下、当社が積層造形によるメリットを特に実感しているのはプロトタイプ開発と軽量化、そして冷却分野です。」 同社は工具のハイブリッド生産にも今後参入していきたいと考えています。このハイブリッド生産という構想は、従来から生産されているブランクに、内部冷却管を備えたツールヘッドを積層造形するというものです。これにより、後工程で各種切削材料で造られた刃先交換式チップを取り付けられるようになります。これに加えて、Horn社は、後工程の加工を含む全プロセスチェーンで積層造形製品を生産することも顧客に提案しています。

Horn社は積層造形が定着する技術だと確信しています。すでに同社は、TRUMPF設備で行う最初の実習プロジェクトで、3Dプリンター担当ジュニアスタッフを募集しています。もし3Dプリンターを使った生産事業が爆発的に伸びた場合でも対応できるようHorn社はすでに態勢を整えており、第2工場内に設置されたTruPrint 3000の付近に、積層造形システムを追加投資できる十分なスペースを確保しています。