Aggregator

　大塚化学のチタン酸カリウム繊維（TISMO）は繊維長10～20μm、繊維径0.3～0.5μmと極めて微細・高アスペクト比で、高強度・高剛性、優れた摩擦摩耗特性、断熱性、耐熱性、耐薬品性などの特長を有する。そのTISMOの特性と、各種の熱可塑性樹脂の特性を巧みに組み合わせた樹脂複合材料「POTICON：Potassium Titanate Compound、POTICON」は、①極小・超薄肉製品の超精密成形が可能（ミクロ補強性）、②相手材への低い攻撃性と無潤滑での高いしゅう動性、③成形での優れた寸法精度と寸法安定性、④成形品の高い金型転写性と鏡面状態の平滑面、⑤優れたリサイクル性、などの特長を持つ。

　それらの特長から、しゅう動部品や精密部品などで適用を広げてきたPOTICON材料について、2016年頃からは3D造形用材料としての展開を開始。熱溶解積層（FFF）方式の3D造形を選択し開発した「POTICONフィラメント」（図1）は、①造形品のミクロ補強性、②ノズルの摩耗低減、③造形品の優れた寸法精度と寸法安定性、④造形品の優れた表面平滑性、などの利点を提供している。

　以降、材料（POTICONフィラメント）と、ハード（後述の高速3DプリンターG-ZERO）、さらにソフト（スライサーなど）の「三位一体による開発」を重ねる中で、ポリアミド（PA）、ポリフェニレンサルファイド（PPS）、そして遂にはポリエーテルエーテルケトン（PEEK）の造形を可能にし、3D造形の生産性（速度・コスト）、品質、強度を向上させ、適用可能な範囲を拡大してきている。

図1　TISMO配合で均一な径・真円度を実現したPOTICONフィラメント

FFF方式の高速・高精度3Dプリンター

　山口氏が開発に携わったFFF方式の高速3Dプリンター「G-ZERO」（図2）は、造形の速さを左右する要素の一つであるツールヘッドのノズル最大移動速度が500mm/s、プリントヘッド最大加速度20000mm/s2と、発売から4年経過した現在でも同価格帯の市場にある3Dプリンターの中でもトップクラスの速度と加速度を誇る。

　G-ZEROが高精度部品を短時間で出力できる技術としては、歪みのない高剛性フレーム、ブレの少ない精緻な描画を可能にする軽量ツールヘッド（現在はG-ZEROとPOTICONフィラメントで造形）、そして自動ベッドレベリング（水平出し）の組み合わせ技術などがある。

　G-ZEROシリーズはまた、平坦なエリアでの造形（厚さ0.1mmのA3サイズのシート、目開き100μmのメッシュ、厚さ0.05mmのフィルムの造形など）を可能としている。

図2　高速3Dプリンター G-ZERO材料×機械の共創による樹脂3D造形技術の向上共創の始まりと進展

　POTICONフィラメントの性能を最大限に引き出す造形が可能な3Dプリンターを模索していた稲田氏は2022年、日本複合材料学会主催の3D造形関連ワークショップでグーテンベルクのG-ZEROに出会い、これを機にPOTICONフィラメントとG-ZEROで試作造形し、大塚化学の研究所で造形品の物性を評価する、という共創が始まった。

　2023年にグーテンベルクへの出資が決まり両社での材料・装置開発に着手、2024年には大型部品を分割せずに一発造形できる大型産業用3Dプリンター「G-ZERO L1」を市場に投入した。

材料ロスのないPEEKフィラメントと、実用PEEK造形が可能な高速プリンターの開発

　PEEKは高い機械的特性やしゅう動特性、耐熱性など優れた特長を有するが、材料コストが高価な上、部品化には高い切削加工費用と除去加工に伴う材料の廃棄処理が必要だった。

　これに対し、FFF方式3D造形は廃材が少なく（環境対応）、造形・処理コストの削減が図れる。両社は2025年、実用部品の高速・高精度・高強度造形が可能なPEEK POTICONフィラメント「KT14（ナチュラル色グレード）」「KT14B（黒色グレード）」（図3）と、産業向けで不可欠な造形の繰り返し品質を担保できるPEEK対応プリンター「G-ZERO MP1」（図4）が完成した。

図3　PEEKPOTICONフィラメント KT14／KT14B

図4　PEEK対応プリンター G-ZERO MP1

　PEEK造形のためのさまざまな工夫を盛り込むことで、PEEKの高速・高精度・高強度造形（XY方向では射出成形品レベルの強度）を実現している。

ロボット分野における樹脂3D造形の展開

　樹脂3D造形の社会実装先として重要なロボット分野では、POTICONフィラメントとG-ZEROを用いてアカデミアとともに早くから各種ロボットの研究開発を進めてきたが、アカデミアを起点にロボット適用の裾野が広がってきている。

樹脂製超軽量ロボット創出に向けたNEDOプロジェクト

　新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の「新産業・革新技術創出に向けた先導研究プログラム」において、研究課題「生活空間を含む人との共存環境下でのロボティクス活用に資する革新的アクチュエータ等の構築」が採択。研究テーマは「FFF方式の造形による樹脂製超軽量ロボットの研究開発」で、FFF方式の3D造形技術と複合樹脂材料技術を基盤に、軽量で高強度なロボット部材の製造技術を確立し、人との共存環境下で本質的に安全な次世代ロボティクスへの応用を目指す。

　グーテンベルクがG-ZEROをベースにプリンターの製造・造形条件の最適化を、大塚化学が主に高強度フィラメントの開発を行うことで、高強度部品造形技術の開発を進め、東京科学大学をはじめとするアカデミアが機械特性評価とロボット開発を進める。

次世代ロボット開発支援

　両社は2025年から、NHK高専ロボコンに挑む阿南工業高等専門学校、新居浜工業高等専門学校、高知工業高等専門学校に対し、また「NHK学生ロボコン」に挑む東京科学大学、東京工科大学、東京大学に対し、3D造形技術を活用したロボット製作の協力活動を行っている。大塚化学がPOTICONフィラメントを提供しグーテンベルクがG-ZEROを貸与して、ロボット要素部品の製作を支援、それを通じて各部品の強度評価と繰り返し荷重に対する層間破断の発生メカニズム解析や、力学的な側面からのデータ収集・分析による材料と3D造形部品の特性の解明を実施する。この協力活動を通じて、教育・研究分野や幅広いロボット開発・製造現場での3D造形の利用可能性拡大への貢献を目指す。

　高専ロボコンの支援結果としては、G-ZEROによる高速造形でロボット部品を超短期に開発できる上、PA系POTICONフィラメントによるアルミ部材からの一部代替も可能なため大幅な軽量化が図れ、また構造部材とスライド部材の一体化が可能になったなどの評価があった（図5）。

図5　高専ロボコンの阿南高専でのロボット部品造形例
機構の軽量化によってボックスの積み上げにおける可搬重量をアップ

　また、学生ロボコンの支援結果としては、PPS系POTICONフィラメントの高速造形部品に置き換えたことで、剛性不足・表面硬度不足・長い加工時間・手間のかかるバリ取り作業といった問題が一気に解決されたなどの評価があった（図6）。

図6　学生ロボコンの東京科学大学でのロボット部品造形例

　大塚化学はまた、本年8月8日・9日に開催される、災害現場を模したフィールドでの被災者救助のためのロボコン「レスキューロボットコンテスト2026」に冠スポンサー（大塚化学POTICON杯）として協賛している（図7）。参加24チームから競技会予選で選出された12チームが、1/4スケール（模型）の救助競技に挑む。大塚化学は予選24チームの20チームに対してPA系POTICONフィラメントを提供、他社製3Dプリンターを使ったチームもこれまでの材料よりも高強度・高精度な部品が製作できたとの評価を得ている。さらに、選抜された12チームのうち、スライダーやガイドなどのしゅう動性を上げたい、構造部材＋スライド部材といった一体化によって小型・軽量化を図りたい、などの具体的で建設的なアイデアを提案した2チームに対し、G-ZEROを貸与して支援する。

図7　大塚化学POTICON杯レスキューロボットコンテスト2026

　このほか、日米の学生団体が共同で火星探査ローバーを開発する「KARURAプロジェクト」においても宇宙進出をサポートしている。火星の堆積物を採取するための掘削装置、インホイールモーターのハブのそれぞれを、PPS系POTICONフィラメントとG-ZEROで3D造形、高負荷下での部品の耐久性を確保している（図8）。

図8　KARURAプロジェクトでの造形例国産産業用3Dプリンターの次のステージへ

　両社が共創を始めてから3年、高速プリンターG-ZEROは国産産業用プリンターとしての地位を確立し認知度も高まってきている。

　稲田氏は、「G-ZEROはミドルレンジの価格帯で、高精度・高強度造形、PEEK造形が可能とハイエンド級の性能を提供できる。展示会のたびに毎回新機種・新材料を発表し開発の継続性を示せていることも、認知度向上につながっているものと思う」と語る。

　山口氏は、「現在では0.2mmノズルで切削品と同等の高強度・高精度で造形できる。これは、大塚化学での分析・評価支援により材料課題を先行発見し、両社で改善サイクルを迅速に回した結果」と述べる。
稲田氏はまた、「日本発の工業品質のPEEK造形技術を世界市場にアピールし、グローバル展開を図りたい」と意気込む。

グローバル展開： RAPID + TCT 2026展への出展と成果

　両社は本年4月14日～16日に米国ボストンで開催された3Dプリンティングの国際展「RAPID + TCT 2026」に出展した。PEEKに対するリテラシーの高い航空宇宙、半導体・エレクトロニクス、医療機器などに向けたさまざまなアプリケーションを展示したが、何よりもG-ZERO MP1とPEEK POTICONフィラメントを用いた造形デモにおいて、PEEKの高速造形を高い繰り返し精度で可能なことがPEEKリテラシーの高い来場者の注目を集めた。

　同展示会を担当した山口氏は「米国市場では類のない卓上3DプリンターによってPEEKの高精度・高強度造形ができていることが、高く評価された。現地のインフルエンサーによる、PEEK高速造形デモと、後処理なしのPOTICON PEEKで造形されたM3ねじの造形サンプルのInstagramは、60万回以上も再生され、米国、欧州、東南アジアなどからの400件以上の問い合わせに追われている状況」と語る。

　稲田氏は、「海外展開を本格的に進める上では、造形技術のブラッシュアップと並行して、EU安全基準適合CEや米国製品安全規格ULへの適合性評価なども不可欠だ」と述べる。

PEEK造形技術の展開

　PEEKは高い剛性を持ちつつ高い柔軟性（粘り）を有するため、ロボット部品として良好な物性を示すと見られる。

　一方で、すでに切削加工や射出成型でPEEKの使用実績がある半導体・エレクトロニクス向けに、帯電防止機能のある黒色PEEKによる半導体チップ搬送トレイ（図9）の造形などに成功している。帯電防止PEEK造形品は一部顧客で評価を開始、本年末までに正式リリースする予定だ。

　山口氏は、「NEDOプロジェクトやロボコンなど各種の取り組みを通じて進化させた3D造形手法を国内外のユーザーに提供することで、部品製作の時短などユーザーの付加価値向上につなげていきたい」と述べている。

図9　帯電防止機能のある黒色PEEKによるチップ搬送トレイ

kat

木村洋行、製鉄所・製紙工場など過酷環境でメンテナンス軽減・ダウンタイム削減に寄与する軸受技術を提案

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2日 7時間 ago

木村洋行、製鉄所・製紙工場など過酷環境でメンテナンス軽減・ダウンタイム削減に寄与する軸受技術を提案kat 2026年07日30日(木) in

製鉄・製紙設備

　製鉄所や製紙工場などの過酷な環境下で使われる軸受は定期的な保全作業が不可欠だが、労働力不足にあって保全に携わる人員も十分ではない。

　こうした中、木村洋行では、軸からの引き抜き不要でダウンタイムを削減できるTimkenの「二つ割れローラーベアリング」や、ミスアライメントと熱膨張の両方に対応するTimkenの連続鋳造機向け「ADAPTベアリング」など、過酷な環境下で使用される軸受の保守作業を軽減するソリューションの提案を強化している。ここでは、これらの軸受技術について、その一端を紹介する。

軸からの引き抜きが不要でダウンタイム削減に寄与する二つ割れローラーベアリング

　製鉄や製紙などの過酷な環境下では、巨大な回転軸を支える重要な軸受のハウジング「プランマブロック」が多用される。プランマブロック自体の分解は二つ割れ構造のため簡易ながら、軸受の交換では、軸から引き抜き、さらに軸受周辺の駆動機器の取り外しなどが必要になる。
これに対しTimkenの「二つ割れローラーベアリング」（図1）は内輪、外輪、保持器を含む軸受構成部品すべてが二つ割れ構造のため、軸から軸受を引き抜くことなく、また軸受周辺の駆動機器の取り外しやシャフトの吊り上げ作業を必要とせずに、軸受を交換できる。プランマブロックなどのハウジング付きベアリングと置き換え可能で、通常の一体型ベアリングユニットに比べ交換・保守時間を最大で90％短縮可能なため、交換時間の短縮による設備のダウンタイム削減によって逸失利益を低減できる。

図1　二つ割れローラーベアリング（上）と全部品の分割構造（下）

　斜め分割構造の「ペデスタルベース」（図2）により、シャフトの下部へ滑り込ませて交換できるため、シャフトを吊り上げることなく、既存のプランマブロックからの置き換えが可能となっている。

図2　斜め割れのペデスタルベース

　また、ハウジングの球面で調心し調心時に隙間が生じないため、一般的なプランマブロックよりも高いシール性能を有するほか、シールの種類が豊富で仕様・環境に沿った適切なシールの選定が可能となっている。クリーンな環境向けのフェルトシールから、水中での使用に適した防水シール、セメント工場のようなアグレッシブな環境下での使用に耐えるケブラー製シールも用意されている。

　製鉄所や製紙工場、セメント工場、砂糖精製工場、製粉工場、発電所、埠頭設備、水処理場、船舶などで採用実績を持つが、「トラップド・アプリケーション」と呼ばれるような、軸受が他の部品に挟まれて取り外しが困難な箇所などに最適な軸受技術となっている。
装置としてはコンベアやバケットエレベーター、スクリューコンベア、ファン、ブロアー、クレーン、クラッシャー、キルン、圧延機、連続鋳造機、大型モータ、船舶推進用シャフトなどの軸受で実績が多い。
　木村洋行が2019年ごろの展示会で出展した際には来場者の反応が芳しくなかったのに対し、本年7月1日～3日に開催された「ものづくりワールド [東京] 2026 機械要素技術展」（図3）で出展したところ、製鉄・製紙分野などを中心に多くの引き合いを得た。コロナ渦を経て、いよいよ労働力不足が顕在化し保守作業の軽減、ダウンタイム削減の要求が高まり、一体型ベアリングユニットに比べ耐荷重性は低くなるものの、従来の軸受がオーバースペックで使われている場合もあり耐久実働時間としては影響がないと見る。木村洋行ではすでに、水の侵入による軸受の腐食に伴う交換作業で課題を抱えていた下水道のポンプ向けなどで採用が決まっているという。

図3　第38回ものづくりワールド [東京] 2026 機械要素技術展」での展示のようすミスアライメントと熱膨張に対応する連続鋳造機向けADAPTベアリング

一方、高温の鉄を扱いロールに溶鋼の高荷重がかかる製鉄所の連鋳機では、設備の安定稼働と鋳片の品質に関わるミスアライメントへの対応に加えて、熱膨張による摩擦トルク増大、さらには焼付きへの対策が求められる。

　これに対しTimkenの「ADAPTベアリング」（図4）は、内輪が円筒ころの構造を、外輪が自動調心ころの構造を有している。内輪で熱膨張による軸方向の移動を逃し、外輪の球面構造で軸の傾きを吸収する（±6mmの熱膨張による軸方向のずれと、±0.5°のミスアライメントを許容）。

　また、ころの脱落を避けるため、ころと保持器が一体型の設計で、ISOの自動調心軸受とのサイズ互換性を有する。

　高温・高荷重環境下での連続運転が必要な場合や、軸の熱膨張やずれが発生する装置、取り付け・交換作業を簡易化したい場合、メンテナンス人員不足の場合といった使用環境でメリットを発揮、製鉄所では連続鋳造機のサポートロール支持部などの、製紙工場では抄紙機のプレスパート・ドライヤーパートなどの自由側軸受として多用されている。
　

図4　連続鋳造機向けADAPTベアリング（上）
内輪および外輪の構造（下）

図5　適用イメージ

技術商社・木村洋行による最適ソリューションの提供

　木村洋行は技術商社として、TIMKENなどメーカーとの情報交換を密に行い、定期的にトレーニングを受けるなど、製品・技術・アプリケーション情報のアップデートを常に実施している。例えば、二つ割れローラーベアリングを製造するTimken英国ウルヴァーハンプトン工場でのトレーニングでは、二つ割れローラーベアリングの製造方法や検査項目を学び、重点的に見ているポイントから、訴求すべき製品の特長を把握した。二つ割れとするためのカット方法でも特殊な治具を使って高精度にカットされているほか、ユーザーが懸念する割れ目の段差に関しても、割れ目を斜めにカットすることで段差の影響を限りなく低減していて、この部分の断面検査が徹底的に行われていることなどを理解することで、ユーザーの懸念の払拭につなげている。

　木村洋行では引き続き、製品・技術・アプリケーションに関する知見とノウハウを蓄積しつつ、ユーザーとの対話の中でニーズを的確にとらえることで、ユーザーのアプリケーションに最適なソリューションを提供していく。

kat

SIer協会、ロボットFA関連商品説明会＠大宮を開催

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2日 8時間 ago

SIer協会、ロボットFA関連商品説明会＠大宮を開催kat 2026年07日30日(木) in

ロボット

トピックス

　日本ロボットシステムインテグレータ協会（SIer協会）は7月23日、さいたま市大宮区の大宮ソニックシティで、産業用ロボットシステムに関連するさまざまな製品ツールや技術、サービスなどを紹介する「ロボットFA関連商品説明会」を開催した。当日は関連企業39社による展示会と、フィジカルAI関連およびロボット導入事例などのセミナーが行われた。

展示会のようす

　このイベントは、ロボットシステムインテグレータなどの生産設備事業者や、工場などさまざまな生産現場の事業者に向けて、ロボットなどの関連機器や周辺機器の展示を行うイベントで、会場では当日、ロボットシステム構築に関わるさまざまな製品ツールや技術、関連するサービスなどが展示されたほか、実機・モニターなどを使ったデモンストレーションが行われた。

　展示会場では今回、特設コーナー「Step of フィジカルAI」が設けられ、昨今、話題になることが多いフィジカルAIに関する出展が一堂に会した。

特設コーナー「Step of フィジカルAI」のようす

　当日はまた講演イベントが設けられ、“フィジカルAIとはどのようなものなのか、今のロボットシステムインテグレーションはフィジカルAIでどう変わるのか、といったテーマで、第一線で活躍する識者がフィジカルAI関連およびロボット導入事例など最新の動向を解説。そのうち特別講演が、以下のとおり行われた。

特別講演１「フィジカルAI入門編～生成AIの次に来る「現実世界で動くAI」～」羅本礼二氏（ソフトバンク法人COO室シニアアドバイザー、SIer協会アドバイザー、経済産業省「AIロボティクス検討会」委員）…フィジカルAIにより、ロボットは「自律的に考え行動する」存在へと進化する。SDR（Software Defined Robot：ソフトウェア定義型ロボット）は、センサーデータ処理やモーター制御などをつなぐROS2（Robot Operating System 2）を中心としたオープンプラットフォームの有効活用によって、ハードウェアを大きく変えずに機能拡張やAI連携を行うことが可能。AIDR （AI Defined Robot：AIで定義・更新するロボット）は、AI×ロボットの融合によって、従来の固定的なプログラムではなく、AIを活用して環境を自律的に認識・学習し、柔軟に機能を最適化・拡張していくことで、高度なタスクを実行できる。Sierは、これまでのスキルを生かしつつ新しいシステムインテグレーターの形を模索することで、既存ビジネス領域において新たなビジネスが生まれ、また、新たなビジネス領域で新たなビジネスが生まれる。従来型ロボット＋SDR、AIロボティクスを活用することによって顧客のニーズを形にする、新しい形のSIerが期待されている、と総括した。

特別講演２「ヒューマノイドは“労働力”になるのか～フィジカルAIが切り拓く実用化の条件～」加知光康氏（三菱電機機器事業部Smart Industry Professional、SIer協会アドバイザー）…フィジカルAIの登場によって、ヒューマノイドは初めて認識・判断・学習能力を獲得した。真の労働力となる条件は、認識・判断・作業・学習・継続稼働の5能力であり、現在のヒューマノイドは作業能力や継続稼働能力に課題を残すものの、初めて人間の労働構造に近づきつつある。ヒューマノイドの実用化はAIだけでは決まらず、知能・アクチュエータ・センサの進化が必要である。この三つの要素のうち、アクチュエータは小型軽量、高出力、高効率化と着実に進化しているため、実用化の鍵を握るのはセンサとシステム知能で、センサとシステム知能に強みのある日本には、大きな勝機がある。ヒューマノイドが社会インフラ化する時代には、AI基盤だけでなくヒューマノイドの主権確保も重要になる。ヒューマノイドは真の労働力になれる可能性が極めて高く、その実現を左右するのが、センサ、システム知能、そして、改善活動、品質文化、熟練技能、生産技術・ノウハウが多数蓄積している日本の製造現場である、と総括した。

特別講演のようす

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