目次
航空宇宙分野向けPEIの精密機械加工：KGL MachineryがSAFRANの最も困難なポリマー課題をどのように解決したか
2026-08-12
会社概要：KGL Machinery（KINNEX PRECISION）
2013年に中国・深圳で設立されたKGL Machineryは、2台のCNC工作機械から始まり、現在では100台以上の機械を擁する12,300平方フィートの工場へと成長しました。航空宇宙、医療、ロボット工学、半導体、石油産業など、世界中の200社以上のお客様にサービスを提供しています。
属性 | 詳細 |
設立 | 2013 |
従業員 | 110+ |
機械 | 100台以上のCNC加工機（5軸、9軸、4軸、水平型、ガントリー型） |
施設 | 12,300平方フィート |
年間生産量 | RMB 100M+ |
固定資産 | RMB 65M+ |
資格認定 | ISO 9001:2015, ISO 13485:2016, AS9100D国家ハイテク企業 |
特許 | 15件（実用新案7件＋発明特許8件） |
クライアント | 200社以上のグローバル企業、複数のフォーチュン500企業 |
リーダーシップ：ジェイソン・フー博士
当社の創業者兼ゼネラルマネージャーであるジェイソン・フー博士は、26年の業界経験を持つ機械工学の専門家であり、オランダのNLBAビジネス大学で博士号を取得しています。リーン生産方式に関する彼の博士論文研究はKGLで直接導入され、マザック製5軸加工機で±0.003mmの精度と30%の生産サイクル短縮を実現しました。
品質インフラ
- Hexagon GLOBAL S 07.10.07 + Zeiss CAPTUM 7/10/6 Verity CMM（精度0.0015mm）
- オリンパス DPO6500 合金分光計
- キーエンス IM-8010 画像寸法測定（0.003mm）
- IQC-IPQC-FQCの3段階品質管理システム
課題：サフランPEI廃水処理コンポーネント
クライアントとアプリケーション
フランスのティア1航空宇宙OEMであるSAFRAN社は、航空機廃水処理システム向けに一連のPEI（ポリエーテルイミド／ウルテム）製部品を必要としていた。これらの部品は、3バールの内部圧力、-40℃から+80℃までの温度サイクル、および航空宇宙用流体への化学的暴露に耐える必要があり、同時に±0.01mmの幾何公差を維持する必要があった。
素材：ドイツ製レーヒリングPEI
PEIは直接レーヒリング・エンジニアリング・プラスチックス社ドイツで航空宇宙グレードのプロトコルに基づいて製造。主な特性：
財産 | 価値 | 機械加工による衝撃 |
ガラス転移温度（Tg） | 217C | 熱管理が重要 |
熱伝導率 | 0.22 W/mK | 熱は工具の先端に集中する |
CTE | 56 ppm/℃ | ±1.8C = 100mm部分で±0.01mmの偏差 |
抗張力 | 105 MPa | 高い切削力、スプリングバック |
硬度（ロックウェルM） | 109 | 工具の摩耗、バリ |
4つの重要な課題
1. 極端な変形とバリ: PEI の靭性により、加工中に弾性回復とギザギザのエッジが発生します。
2. ±0.01mmの公差と熱感度：加工熱により寸法がずれます。CTEが56ppm/℃であるため、温度制御が不可欠です。
3. 溶接性の悪さ： PEIの高いTgは熱軟化に抵抗するため、従来の溶接方法では溶接できませんでした。
4. 3Dプリンティングと射出成形は却下されました。積層造形は±0.1～0.3mmの公差と異方性特性を生じ、射出成形は5万ドル以上の金型費用と12～16週間のリードタイムが必要で、年間生産量はわずか200～500個でした。
当社のソリューション：マザック製5軸＋9軸CNC加工機＋独自溶接技術
設備：マザック5軸加工機
五マザック5軸加工機VARIAXIS C-600 / J-500 センターは、複雑な内部チャネル、非対称ポート、薄肉セクションを単一のセットアップで加工できる幾何学的柔軟性を提供し、±0.01mmの公差を損なう再チャッキングエラーを排除します。
- 位置決め精度：±0.003mm
- 制御：温度補償機能付きMazak SMOOTHX CNC
- 作業範囲：Ø500～600mm
設備：マザック製9軸複合加工機
円筒形と角柱形を組み合わせた部品の加工には、マザックのINTEGREX i-250H/HS 9軸複合加工旋削加工機を2台導入しました。
- 位置決め精度：±0.003mm
- 旋削径：Ø670mm
- 旋削長さ：1,011mm / 1,519mm
- 主な利点：旋削、フライス加工、穴あけ、側面フライス加工を単一のチャッキングで行えるため、熱に弱いPEIにとって非常に重要。
INTEGREXのシングルチャッキング機能は決定的な要素でした。チャッキングをやり直すたびに、熱的な乱れや機械的ストレスが発生するからです。すべての作業を1回のセットアップで完了させることで、熱平衡を維持し、Cpk > 1.67を達成しました。
加工戦略：多パラメータ最適化（MPO）
当社は、マザックプラットフォーム上で相互依存する7つの変数を同時に最適化する独自のMPO戦略を開発しました。
パラメータ | 従来の | KGL最適化済み |
切断速度 | 200～400メートル/分 | 80～120メートル/分 |
供給速度 | 0.1～0.3 mm/回転 | 0.05～0.08 mm/回転 |
切削深さ | 2～5mm | 0.2～1.0 mm |
工具材料 | HSS / 超硬合金 | 多結晶ダイヤモンド（PCD） |
冷却液 | 洪水冷却 | 冷気＋微量のミスト |
ワーク保持 | 標準クランプ | 真空＋コンフォーマルサポート |
スピンドル速度 | 10,000-20,000 RPM | 3,000-8,000 RPM |
結果：バリの発生が72％減少、寸法安定性が85％向上。
熱管理：TDMS
当社独自の熱力学管理システム（TDMS）は、有限要素解析（FEA）による予測モデリング、赤外線サーモグラフィ、およびMazak SMOOTHXマクロプログラミングインターフェースを介したリアルタイムCNC補正を統合しています。このクローズドループシステムは、±2ミクロンの熱補正精度を実現しており、当社の±10ミクロンの許容誤差範囲内に収まっています。
超音波溶接の画期的な進歩
8ヶ月の研究開発を経て、独自の35kHz超音波溶接マイクロセレーション加工されたエネルギーディレクター（ピッチ0.1mm）を用いたプロセスにより、有効溶接面積が40%増加します。
テスト | 要件 | 結果 | 状態 |
抗張力 | 基材の80%以上 | 87% (91.4 MPa) | PASS |
破裂圧力 | ≥3.0バール | 4.2バール（+40％） | PASS |
熱サイクル | -40℃～+80℃、500サイクル | 失敗なし | PASS |
ヘリウムリークテスト | <1×10⁻⁶ mbar·L/s | <5×10⁻⁸ mbar·L/s | PASS |
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結果と品質の検証
寸法検査（サンプル）
すべての測定は、24時間の熱安定化処理後にHexagon/Zeiss製CMM（分解能0.0015mm）を使用して実施されました。
特徴 | 名目 | 実際の | 偏差 | 状態 |
ポートAの直径 | 25,000mm | 25.003mm | +0.003mm | PASS |
中心距離 | 85.000mm | 85.006mm | +0.006mm | PASS |
壁厚 | 2,500mm | 2.498mm | -0.002mm | PASS |
表面粗さ（Ra） | 0.800μm | 0.650μm | -0.150μm | PASS |
プロセス制御指標
メトリック | 価値 | 標準 | 状態 |
Cpk | 1.72 | ≥1.33 | EXCEEDS |
生産収量 | 98.2% | 95%以上 | EXCEEDS |
初回製品検査 | 合格率100% | 100%必須 | PASS |
定刻通りの配達 | 100% | 95%以上 | EXCEEDS |
マザックのCNCが3Dプリンティングや射出成形に勝る理由
航空宇宙用PEI部品の製造方法を決定する際、エンジニアは通常、3Dプリンティング、射出成形、CNC加工を評価します。少量生産かつ高精度なニーズにおいて、CNC加工が優れている理由を以下に説明します。
基準 | 3Dプリンティング | 射出成形 | マザックCNC（KGL） |
許容範囲 | ±0.1～0.3mm | ±0.05～0.1mm | ±0.01mm |
表面Ra | 3.2～12.5μm | 0.8～1.6μm | 0.4～0.8μm |
材料特性 | 異方性、多孔質 | 等方性、成形 | ベース樹脂100% |
工具費 | N/A | $50K-150K | 2,000ドル～5,000ドルの照明器具 |
リードタイム（初回生産分） | 8～12時間/パート | 12～16週 | 2～4週間 |
最低注文数 | N/A | 1,000-5,000 | 1～10個 |
幾何学的自由度 | 高い | カビによって制限される | 無制限（5軸＋9軸） |
コスト（少量生産の場合） | $150-250 | $50-150 | $20-40 |
SAFRAN社の年間200～500台の複雑な内部チャネルと抜き勾配のない製品の場合、Mazakの5軸＋9軸CNC加工が唯一実現可能な方法でした。
コンポーネントギャラリー
図1：PEIコンポーネントアセンブリ
図1：主要PEI部品アセンブリ - マザックVARIAXIS J-500 5軸加工機で加工された複雑なマルチポート形状。
図2：内部形状の詳細
図2：精密な表面仕上げを示す内部チャネルおよび空洞形状。
図3：上面図による精密形状
図3：琥珀色透明のPEIによる光学的な透明性を備えた対称的なポート配置。
図4：円形PEIコンポーネント
図4：複数の精密ポートと内部チャネルを備えた複雑な円形部品。
図5：PEIインペラ／ディスク
図5：流体処理用の複雑な羽根形状を持つインペラ部品。
図6：多機能PEIハウジング
図6：取り付けボス、穴、およびインターフェース面を備えたメインハウジング。
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よくある質問（FAQ）
Q：PEI（ウルテム）はなぜ機械加工が難しいのですか？
A: PEIは217℃という高いガラス転移温度と56ppm/℃という高い熱膨張係数を持つため、加工熱に非常に敏感であり、急速な熱膨張と寸法ずれを引き起こします。
Q：航空宇宙用PEI部品の製造において、3Dプリンティングや射出成形ではなく、CNC加工を選択する理由は何ですか？
A: 積層造形は、必要な構造的完全性とより厳しい公差（±0.1～0.3mmに対し、CNC加工では±0.01mm）を満たしていません。射出成形は、高額な金型費用（5万ドル以上）と12～16週間のリードタイムが必要であり、年間200～500個程度の少量生産には非現実的です。
Q：KGLはどのようにして、温度に敏感なポリマーにおいて±0.01mmという厳しい公差を実現しているのですか？
A: 当社は、マザックの5軸/9軸プラットフォームにおけるマルチパラメータ最適化（MPO）、低発熱スピンドル速度、カスタマイズされたPCDツーリング、そしてリアルタイムの温度補正を実現する独自の熱力学管理システム（TDMS）を組み合わせています。
結論
SAFRAN PEIプロジェクトは、26年にわたる機械加工の経験、マザックの5軸および9軸技術、そして体系的な研究開発投資によって何が達成できるかを示す好例です。KGL Machinery（KINNEX PRECISION）は、3Dプリンティングや射出成形では解決できなかった問題を解決することで、中国の精密製造技術が±0.01mmの公差でカスタム航空宇宙用ポリマー部品を提供できることを証明しました。
当社が誇るマザック製5軸複合加工機VARIAXIS J-500と9軸複合加工機INTEGREX i-250H/HS、独自のTDMS熱管理システム、そして高度な超音波溶着技術の組み合わせにより、PEI、PEEK、POM、その他の高性能ポリマー加工において、他社とは一線を画す真に差別化された能力を実現しています。
中国におけるPEI加工サービスのリーディングプロバイダーであるKGL Machineryは、100台以上の機械、110名以上の従業員、そして13年にわたる精密加工の卓越性への絶え間ない追求に支えられ、実績のある能力、AS9100D認証、そしてグローバルOEM向けの競争力のある地位を提供しています。
24時間以内の技術対応 | 48時間以内の迅速なプロトタイピング | 完全な品質トレーサビリティ
著者について
ジェイソン・フー博士は、KGL Machinery & Electronics Co., Ltd.のゼネラルマネージャーです。オランダのNLBAビジネス大学で機械工学の学位と博士号を取得しており、精密機械加工の分野で26年の経験を有しています。彼のリーダーシップの下、KGLは2013年の2台の機械から、現在では100台以上の機械を保有し、世界中の200社以上の顧客にサービスを提供するまでに成長しました。
接触
KGL機械電子株式会社
Webサイト： www.kglmfc.com | www.kglprecision.com
メールアドレス:kgl@kglmfc.com
所在地：中国広東省深圳市
施設：12,300平方フィートの製造フロア
認証：ISO 9001:2015 | ISO 13485:2016 | AS9100D | 国家ハイテク企業
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担当者：ジェイソン・フー
電話番号：+86-0755-23011758 +86-18126505733
メール:kgl@kglmfc.com
住所：中国広東省深圳市KGLスマート工業園区長岳路30号 郵便番号：518108