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Beyond Surfaces #7 - Aerospace

From brush to pen: Professor Sampath on the (r)evolution of thermal spraying. High up: Airbus launches the future of Big Data in aviation. Let’s flex our muscles: Optimal strength training with 3D printing.

Beyond Surfaces #7 - Aerospace

The aerospace industry is one of the most fascinating industries. Not just because it has been man’s dream to fly for many centuries. It is also due to the harshness of the conditions faced by aircraft components. These present special challenges to engineers and have inspired us to dedicate this issue of our magazine BEYOND SURFACES to aerospace.

Once again we had the opportunity to portray renowned researchers and scientists within Oerlikon, from academia and from other companies. We met Prof. Sanjay Sampath from New York’s Stony Brook University and discussed latest developments in the field of thermal spray technology. Our customer Airbus gave us an interview on how the future of urban air mobility might look like and how they use Big Data. And our R&D expert Mirjam Arndt from Oerlikon Balzers explains why close partnerships are crucial today in making further technological developments possible.

マガジンをパラパラとめくってみる

材料専門家、ミリアム・アーント（Mirjam Arndt）のコラボレーション、コーオペレーション、パートナーシップ

コラボレーション、コーオペレーション、パートナーシップ。これらの言葉はエリコンバルザースの製品開発部門、R&Dのヘッド（Head of R&D Product Development）を務めるミリアム・アーント博士との会話の中で繰り返されるテーマです。この対談では、セールス担当の同僚についてから、顧客、研究機関のパートナーから、15人の国際的なチームについてまで、話題は多岐にわたりました。

「私たちが日々、直面している重要な課題は『意識的にせよ、無意識的にせよ、市場が必要としている新しいコーティング、ひいては新しい製品をいかに作るか？』ということです。」と金属工学者でもあり材料科学者でもある彼女は説明します。彼女の部署は、イノベーションマネージメント（非常に広い意味にとらえられますが）に従事していて、「R&B技術部門の同僚たちは、例えば新しいアーク蒸着の材料など、新しいコーティングプロセスに必要なハードウエアの部品を開発しています。私たち社内のエンジニアチームとR&D 技術部門はともにシステムの開発の責任を負っているのです。」と説明しました。「この部署では、これらの結果を新しいコーティングをつくることに活用するだけでなく、既存のコーティングの生産も可能にします。」

システム技術 - 決定的瞬間

会話と通して、彼女の仕事に対するあふれる熱意と情熱が感じられました。博士号を授与し、ポスドクの後、彼女はドイツのMETAPLASの工場（現在ではエリコングループであるエリコンバルザースに属する）でのポジションのために母校であるアーヘン大学（RWTH）を去りました。「そこでは、アルミニウム、チタン、窒化コーティングに取り組み、最終的には非常に成功したものの、関与するシステムの改善も必要でした。それが私にとって決定的な瞬間となりました。」とアーントは回想しました。

前職の大手産業ユーザーのR&D サーフェステクノロジー部門におけるアーントの開発業務により、彼女は機械加工の分野についての知識深めました。「しかしながら、ユーザーとしてでは、システム技術に影響を与えるすべがありませんでした。結果として、ちょうど10年前になりますが、ドイツ、アメリカ、イスラエルでのプロジェクトの後、私はリヒテンシュタインのエリコンバルザースへやってきました。そして今、とうとうコーティングだけでなく、テクノロジー全体の改良やさらなる開発にむけて影響を与える機会を得たのです。」と話すとすぐにINNOVENTAプラットフォームを例としてあげました。このシステムは、現在明らかに生産的な方法で複雑で高品質なコーティングの蒸着を可能にしています。どういうことかと言うと、コーティング構造やナノレイヤーのための様々な種類の大量のコーティング材が搭載可能で、さらにはこれまでよりも２倍のスピードでコーティングが可能であるということです。結果として、切削アプリケーションに加えて、金型や特定の精密部品からの要望によりうまく応えることが可能になりました。

研究活動ではなくリアルプロダクトを

大学に戻りたくなることはないのでしょうか？という問いに対して彼女は笑って答えます「そうですね。たまにはあります。でも私は常にヨーロッパ中の様々な研究者や研究所と定期的に連絡を取り合っています。大学では、研究は出版へつながります。一方で私の場合は、触れることのできる実際の製品につながり、顧客は実際に使うことができます。事実として、S3pテクノロジー（下記参照）のようにまったく新しいアプリケーション分野が開拓されることも稀ではありません。また市場からダイレクトな反応もありますし、それが信じられないくらい大きなモチベーションになるのです。」

チームは基礎研究開発と並行して、アーヘン大学（RWTH）、チューリッヒのEMPA、2019年3月1日に開設されたクリスチャン・ドップラー研究所と新たな連携が締結されたウィーン技術大学など、欧州全体の大学や研究機関と密接な関係にあります。当初の焦点は、エリコンバルザースの戦略的成長分野である、精密部品を大量搭載できるサーフェステクノロジーにあります。そしてそれぞれのパートナーはエリコンバルザースのシステムをインストールしています。「このことは、私たちが『正しい』システムの基礎科学研究を行っていることの確かな結果です。この研究活動はのちの製品開発プロジェクトに組み込めるアイディアを生み出しているのです。そのために、ビジネスユニット間で協力するプロジェクトや製品のための道筋を用意しています。そして細かい市場や競合分析により、私たちの開発業務が産業のニーズに合っていることが確信できるのです。」

顧客と開発者、両方に利益があるように

顧客と開発者、両方に利益があるように

顧客との間にも密接な協力体制があります。なぜなら、すべてのアプリケーションに適応している研究所というものはなく、企業内にも加工研究室があるからです。
その結果とし、フォーミングツールや精密部品の分野では開発段階から始まり、チームは顧客と非常に密接な協力体制にあります。このパートナーシップはウィンウィン効果もたらします。「顧客はより良いコーティングを獲得し、私たちは、顧客からのフィードバッグとフィールドテストの結果のおかげで製品を改善することができるのです。」

アーントは説明します「市場性のあるコーティングを開発するには、温度や力などのアプリケーション指向の負荷がどこで起こるか、どんな摩耗メカニズムが関係しているかなど、顧客のニーズを正確に理解する必要があります。そしてこれらの知識を必要なコーティング特性に変換します。このような細かい調整こそが私たちのチームの専門技術なのです。」

そして「彼女の」チームについて。材料科学博士や物理博士号を取得し、12か国の異なる国出身の15人のチームメンバーについて語るとき、彼女がこの部署を誇らしく感じていることがよくわかりました。彼女はたった２人のメンバーで始めました。「私の仕事はチームを大きくすることであり、しばしば大学から直接やってきて業界での経験がまったくない科学者が、アプリケーション指向のコーティング商品開発研究の理解を助けることもよくありました。私たち一人ひとりは顧客のアプリケーションを理解し、互いに補い合い、支えあえるように備えていなければなりません。私たちは一人で戦う必要はないのです。それよりも、エリコンは社内の中で、スタッフが彼らの意向にそって、技術分野で、もしくはマネージメント分野で成長できる理想的な環境を提供しています。この「社内ネットワーク」は最終的には私の部署のためにもなるのです。

私たち一人ひとりは顧客のアプリケーションを理解し、互いに補い合い、支えあえるように備えなければならない。

新しい素材は「窒化を超える」新しいコーティングを必要とします

充実した開発ルートにくわえて、R&D 製品開発部門では未来の動向も取り扱っています。アーントはまったく新しいコーティングソリューションが必要になるであろう、新たな基材分野を最大の課題ととらえています。その一つは、新たな革新的な保護コーティングを必要とするような新基材です。例えば精密部品の分野で、もしくは、切削工具や金型の加工が必要とする新しい材料です。

例えば、より高硬度でより優れた熱的安定性、化学的安定性をもつ新しい種類の材料系など。これは、完全に新しいアプリケーション分野を開拓します。しかし、同時にこれらのマテリアルは非常にもろいため、これまでの窒化を超える新しいコーティング材料が必要になります。「例えば、航空宇宙分野では、これらはタービンの新しい基材となりえますが、これまでよりもかなり高い温度に耐えうる必要があります。」とアーントは未来を見据えて話します。「結局のところ、私たちは極度の高温と酸化に対抗する新しい保護コーティングを提供する必要があります。対照的に、エネルギー生産分野においては、低い温度で使用していますが、そこでは耐腐食性や耐浸食性が非常に重要になってきており、現在のPVDの範囲外でのコーティングの開発を成し遂げる必要があるでしょう。」

アーントとチームメンバーに、飽きるということはなさそうです。「私たちはこれらの新しいアプリケーションのためのプロダクトを提供できるようになりたいのです」と彼女は言います。「そのためには、私たちは考え方をかえ、今までは不可能だからという理由だけで、想像されてこなかった次元で考えていく必要があるのです。これが今、パートナーと一緒にとりかかっている挑戦です。」

S3p-革命的なスムースさを

S3pテクノロジーはアーク蒸着とスパッタリング技術を統合しました。そのユニークなプロセスウィンドウとパルス幅の分離スケーラビリティ、パルス形状そして電流密度はカスタマイズされたコーティングデザインに新しい可能性を開き、BALIQ製品ファミリーとして市場にでています。このテクノロジーのアプリケーション例としては、正確でスムースな高機能コーティングを必要とする、マイクロツール、ねじ切り工具などがあります。

お問い合わせ

Petra Ammann

Petra Ammann

Head of Communications Oerlikon Balzers

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