積層造形は産業化されつつあり、企業は4つのステップで発展できる

出典：ローランド・ベルガー

これまで、積層造形はプロトタイプの製作に費用がかかるニッチな技術でした。現在、金属積層造形は産業化段階に入りつつあります。既存の付加製造技術は固有のコスト制限に直面し始めていますが、新たな付加製造コンセプトが市場を揺るがしています。企業は開発の最前線に立ち、技術ルートの創出と維持に積極的に参加する必要があります。

新たな機会は複雑さをもたらす

金属3Dプリント市場が発展し続けるにつれて、製造企業はそれに応じた対策を講じる必要があります。これまで、付加製造は高価な試作に使用されるニッチな技術でしたが、現在では特定の大量生産アプリケーションでもより手頃な価格で利用できるようになりました。

新しいテクノロジーは確かに新たな機会をもたらしましたが、状況をさらに複雑にしました。新たな企業が最新技術を携えて市場に参入するにつれ、企業が最新技術を把握し、時には過熱しすぎるマーケティングの誇大宣伝と新技術の真の能力を区別することがますます難しくなります。

したがって、企業は市場の動向を把握し、新たな機会によってもたらされる複雑さに対処するために適切な生産技術戦略を策定する必要があります。

新しいレーザー粉末床融合技術

金属部品の積層造形を考えるとき、まずレーザー粉末床溶融結合法が思い浮かびます。立方体を使用して部品の性能、バッチサイズ、コストの複雑な関係を表すと、レーザー粉末床溶融結合技術が立方体のどこに当てはまるかが明確にわかります。また、立方体内にはまだ多くのスペースがあります。このスペースは、以下で説明する他の技術によって占有される可能性があります。

レーザー粉末床融合積層造形の3次元
レーザー粉末床溶融は性能は高いが、コストは比較的高い

出典: Roland Berger 従来の製造方法と比較すると、レーザー粉末床溶融結合技術は依然として非常に高価です。特に大量生産のアプリケーションでは、そのコストは他のテクノロジーとは大きく異なります。

コスト比較
従来の製造技術とレーザー粉末床溶融結合のコスト比較。以下の形状セットが値を表すと仮定します（ユーロ、概略図）

出典: Roland Berger 技術的な観点から見ると、レーザー粉末床溶融結合は大幅なコスト削減を実現する可能性があります。しかし、既存の注文のコストは今後3～5年で大幅に下がることはないだろう。 2014 年から 2020 年までのこの技術のコストの推移から、インベストメント鋳造などの中規模から大規模の用途において、従来の製造方法と比較してレーザー粉末床溶融結合のコストをどの程度削減する必要があるかがすでに明らかになっています。

近い将来、部品コストの革命的な削減は起こらないだろう
レーザー粉末床融合積層造形法と従来型製造法のコスト推移（模式図）

出典：ローランド・ベルガー

金属積層造形における既存および新興技術

現在、粉末床溶融結合法や直接金属堆積法とともに、いくつかの新しい金属付加製造技術が登場しています。これらの技術は、まだカバーされていないニッチ市場におけるレーザー粉末床溶融結合を補完することができます。しかし、長期的には、これらの技術は応用範囲を拡大し、レーザー粉末床溶融結合を部分的に置き換える可能性があります。

これらの他の技術をレーザー粉末床溶融結合と一体化させると、部品の性能、バッチサイズ、コストの面でそれぞれに役割が与えられます。これに基づいて、企業は特定のプロジェクトに最適なアプリケーションテクノロジを選択できます。

主要な積層造形技術の現状
立方体における金属積層造形技術（模式図）

積層造形を取り巻く環境が急速に変化し、新たな機会がもたらされるにつれて、製造企業は自社のビジネスへの影響を評価する必要があります。最も可能性の高いシナリオは、単一のテクノロジーが支配的になるのではなく、さまざまなテクノロジーが共存し、さまざまなテクノロジーがさまざまな顧客のニーズを満たすというものです。

企業が AM テクノロジーの多様性を反映した戦略の一環としてテクノロジーロードマップを策定できるよう、Roland Berger では 4 段階のアプローチを推奨しています。

ステップ1: 完全なソリューションのスクリーニング

まず、現在利用可能な、またはほぼ成熟したテクノロジーをスクリーニングし、各テクノロジーの機能を詳しく学習し、それが特定のビジネスに関連しているかどうかを判断します。

ステップ2: ユースケースを評価する

企業はテクノロジーの状況を把握したら、製品ポートフォリオを体系的に見直して、バリューチェーン全体にわたる付加製造の潜在的な使用事例を特定する必要があります。これらのユースケースの部品性能、バッチサイズ、コストの要件により、特殊部品の製造と、プロトタイプからアフターセールスまでのエンジニアリングアプリケーションの両方が考慮されるようになります。

ステップ3: ユースケースをグループ化し、テクノロジーロードマップを作成する

ユースケースをキューブにグループ化します。キューブ内ではまだ空白になっているユースケースもありますが、技術の開発や移転、新しい技術の出現によってこれらのギャップが埋められる可能性があることに留意してください。企業は、製品と組織への潜在的な影響に基づいて各グループを評価し、各グループに基づいた技術ロードマップを作成して、各グループで積層造形への投資をいつ、どのような条件で行うべきかを明確にする必要があります。

部分的な組み合わせの評価と分類
ステップ 2 とステップ 3 (デモンストレーションと例)

ステップ4: メカニズムを定期的に更新する

最後に、テクノロジーロードマップを更新するための基礎として、定期的なスクリーニングプロセスを確立します。上記の 4 段階のアプローチは、企業が将来の技術戦略を策定するために最高レベルの技術開発を把握するのに役立つ循環的なプロセスになります。

出典: ローランド・ベルガー

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