3D プリントは分散型製造につながるでしょうか?

出典: 3Dプリンティングビジネス情報

3D プリンティングとも呼ばれる付加製造 (AM) は、コスト、時間、材料を大幅に節約できる、製造業の革命的な技術です。従来の製造業では、部品は工場で大量生産され、その後消費者に出荷されます。しかし、AM が成長するにつれて、この技術によって、集中型モデルから、さまざまな場所にある施設が連携して生産ニーズを満たす、より分散型のモデルへの移行が進むのではないかと多くの人が疑問を抱いています。

カーネギーメロン大学工学・公共政策学部 (EPP) とリスボン大学の研究者チームは、付加製造技術が分散製造にどのような貢献をできるかを調査しました。彼らは、AM がこの中核的なパラダイムを破壊できるかどうかを調査しました。特に、部品を備蓄するよりも迅速に印刷する方が魅力的な航空業界のスペアパーツの場合にその可能性が高まりました。

「私たちの研究結果は、3Dプリンティングが一部の人が望むほど分散型製造に貢献しない可能性があることを示唆している」とEPPの助教授、Parth Vaishnav氏は述べた。これは、AM マシンから出てきた後に高価な機械加工を必要としない、重要でない部品により適していると、ヴァイシュナフ氏と彼の同僚は、Additive Manufacturing 誌に最近発表された論文で示唆している。

チームには、EPP 教授の Erica Fuchs 氏、リスボン大学教授の Joana Mendona 氏、アイントホーフェン工科大学イノベーションおよび起業家精神助教授の Jaime Bonnín Roca 氏、EPP 博士の Ria Laureijs 氏も含まれています。この研究は、カーネギーメロン大学とポルトガル政府との国際パートナーシップであるカーネギーメロン・ポルトガル・イニシアチブの一環であり、ポルトガルの大学、研究機関、企業と教育、研究、イノベーションの分野で協力しています。

研究チームは、AM が製造方法の変革に果たす潜在的な役割についての議論は、特に経済性を考慮すると誇張されているケースもあると指摘している。製造業では、企業は工場を市場や顧客の近くに設置するか、遠くに設置するかを選択しますが、これは輸送費や在庫コストに影響します。製品が必要とされる場所の近くに分散型 AM を配置すると在庫の必要性が減るかもしれませんが、3D プリントで製造された部品を処理するには非常に高価な機械が必要になる場合があり、依然として集中型製造になる傾向があります。

さまざまな影響が産業界における 3D プリントの役割にどのような影響を与えるかを理解するために、研究チームはコストと場所のモデルを使用して、すでに多くの部品を 3D プリントしている航空宇宙産業のサプライチェーンコストを推定しました。研究チームは、従来の集中型製造の方が分散型製造よりもコスト効率が高い可能性があることを発見しました。分散型製造は、生産量が増加したり、部品加工の必要性が減少した場合にのみ魅力的です。

研究者らが研究の焦点を重要でないスペアパーツに絞ったのは、米国の航空システムの安全を確保する連邦航空局が、部品が既存のものと同等であり、必要な安全要件を満たしていることのみを要求しているためである。分析における重要な前提は、1 台の 3D プリンターでさまざまな種類の部品を印刷できるということです。

チームは、年間総生産量が 10,000 個以下の、重要度の低いスペアパーツについては、分散型製造が経済的に合理的であると結論付けました。

このモデルは、3D プリンター自体が安価になったり高速になったりしても、このロジックが変化する可能性は低いことを示唆しています。 3D プリンターが改良されて後処理のステップが不要になれば、分散型製造は少量生産では経済的に意味を成すようになるが、それは数万台程度に限られる。機械が安価になるということは、総コストに占める労働力の割合も大きくなることを意味します。これは自動化された機械によって緩和される可能性がありますが、それは雇用に影響を与えるでしょう。

付加製造には大きな可能性があり、研究者たちは企業や政策立案者にこれを真剣に受け止めるよう促しているが、それが分散型製造と密接に関係しているとは考えないようにしている。

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