あまりにも深く隠されています。消費財業界における 3D プリントの応用を明らかにします。

3D プリントは私たちの日常生活からまだ遠いのでしょうか? 実はそうではありません! 3D プリント技術は一般消費者コミュニティにとって非常に関連性が高いのですが、まだそのことに気づいていないかもしれません。たとえば、より感触の良い魔法瓶カップ、より軽く乗れる自転車、より快適に着用できるメガネ、より足を保護するスポーツシューズ、カスタマイズされた耳栓など。実は、これらの日常消費財の研究開発とテストの裏で、3Dプリント技術がひっそりと「貢献」しているのです。

したがって、私たち全員が現実の生活で 3D プリントと密接に接触しているわけではありませんが、この技術は確かに消費者分野のあらゆるレベルに徐々に浸透し、人々の消費とライフスタイルを微妙に変えてきました。有名な市場調査会社であるガートナーによると、3Dプリンティングは消費財業界など多くの応用分野でビジネスモデルを変えるだろう。2021年までに、世界の消費財企業トップ100社のうち20％が3Dプリンティングを使用してカスタマイズされた製品を製造するだろう。ユニリーバなどの世界的に成功した消費者ブランドは、Stratasys 3D 印刷テクノロジーを通じて、試作と生産時間を大幅に短縮し、コスト削減を実現しました。

一般的に、消費者向け製品はライフサイクルが短く、頻繁に更新および交換され、大規模に生産および販売されるのが一般的です。しかし、製品の設計と開発における 3D プリント、特に設計プロトタイプの迅速な反復は、消費財業界に設計の自由をもたらすだけでなく、製品の発売ペースを加速させます。

たとえば、競争の激しいランニングシューズ市場において、BrooksRunning は 3D プリントを使用して設計の反復を加速し、ランニングシューズのデザインを検証しています。毎シーズン少なくとも 5 つの新しい靴のデザインがあり、デザインと印刷の機能により、ブランドは外注にかかる時間を大幅に節約し、靴 1 足あたり 500 ～ 800 ドルのデザインコストを削減できます。ブルックスのフットウェア開発者ケニー・クロッツァー氏は、3Dプリントはデザインプロセスに多大な利便性をもたらし、「多くの時間と手間」を節約すると述べた。「私たちの目標は市場で最高のパフォーマンスを発揮する製品を作ることであり、その目標を達成するために役立つ新しいツールができました。」

複数の素材を同時に印刷することで、製品の機能性や価値も向上することがわかります。

ブルックスは、ミッドソールとアウトソールのプロトタイプを作成するために 3D プリント技術を使用しました。消費財市場を見渡すと、パーソナライズされたスマートフォンやタブレットを製造するために 3D プリント技術を使用している企業もあります。一部の企業はさらに進んで、電気カミソリや携帯電話などの機器向けに人間工学に基づいた本体、ケース、スペアパーツを製造しています。家電メーカーは、3D プリントとデジタル知的財産を組み合わせることで、新たな収益源を獲得しています。このアプローチは、製品のパーソナライズのレベルを高めることができるため、より広く使用されるようになり、また、限定市場向け製品の小規模パッケージングや、古い技術のコンポーネントの製造にも使用されています。

フルカラー印刷効果

一般的に、消費財業界における 3D プリントの利点は、主に次の 2 点です。

設計レベルの向上: 3D プリント技術により、さまざまな複雑な設計のモデル制作が可能になり、設計者の自由度が高まり、製品設計のレベルが大幅に向上します。さらに、設計者は従来の設計および製造基準を無視でき、設計した製品が製造可能かどうかを考慮する必要がありません。製品設計プロセス中にモデルを直接印刷できます。これにより、外部のモデル作成プロセスが不要になるだけでなく、データ漏洩も効果的に防止できます。

材料と時間を節約: 3D プリント材料の平均利用率は理論上 100% に近く、平均利用率がわずか 25% 程度の従来の「減算型製造」プロセスよりもはるかに高くなります。従来のモデル製造サイクルは日単位で測定されますが、3D プリント技術は時間単位で測定され、プリント作業を夜間や週末にスケジュールできます。製品設計と成形を同時に行うことができるため、製品開発サイクルがさらに短縮されます。

事例: トレックのカラフルで多素材の先進的なプロトタイプがサイクリングへの熱意を刺激する<br /> 自転車にはどれくらいの材料が使われているか考えたことがありますか？頑丈な金属フレーム、丈夫なゴムタイヤ、柔らかいハンドルバーグリップ、パッド入りのシート、透明または色付きのレンズ...

Trek Bicycle は米国ウィスコンシン州ウォータールーに本社を置いています。同社のエンジニアとデザイナーは、ライディング体験の向上に熱心に取り組んでいることで知られています。同社独自の革新的なカーボンファイバー製造プロセスにより、記録破りの超軽量フレームと超空力翼（超低抗力、または負の抗力（または推力）を実現する独自の形状）が生み出されます。

トレックのエンジニア、デザイナー、技術者は、自転車の開発に心血を注いでいます。広範囲にわたる路上テストから得たイノベーションと最先端の 3D プリンターを組み合わせることで、究極のライディング体験を生み出しました。

Trek のプロトタイピングラボは、Stratasys Objet® 500 Connex3™ カラーマルチマテリアル 3D プリンターを最初に導入したラボの 1 つです。この PolyJet ベースの 3D プリンターは、競合製品よりも多くの材料オプションと長い稼働時間を提供しながら、最終製品のような外観と感触を持つプロトタイプを作成します。

Trek Prototypingは、マルチマテリアル3Dプリントを使用して、ほぼ最終製品のプロトタイプを作成します。

具体的には、トレックのエンジニアは、お気に入りの耐久性の高いデジタル ABS? 素材で作られたモデルに、柔らかいゴムのようなコンポーネントを統合することができました。自転車の多くの部品や付属品は剛性部品と柔軟性部品の両方で構成されているため、これは非常に重要です。

Connex3 プリンターを使用する前は、ラボではこれらの部品をバッチで製造し、組み立てる前に 3D プリント材料を何度も変更する必要がありました。あるいは、これらの異なる部品を同じバッチで製造するために、剛性部品を耐久性の低い非複合材料に置き換える必要がある場合もあります。

「私たちは、量産部品に非常に近いプロトタイプ部品を作らなければなりません」と、トレックのプロトタイプ開発チームのマネージャー、マイク・ザイグル氏は言う。例外は、新製品をテストするのではなく、チームが 3D でアイデアを提示するだけでよい場合など、特別な場合である。エンジニアのグアダルーペ・オラルサバル氏と彼のチームは、有限要素解析データを自転車のシートの 3D マップに変換し、自転車に乗る人が各領域に加える圧力を表示することに成功しました。「ほとんどの人は、自転車に乗るときにサドル全体に座っていると考えていますが、実際にはサドルの一部に他の部分よりも大きな圧力がかかっています」と彼は言います。「カラー 3D プリントを応用すると、圧力がどのように分散されているかをデザイナーに示すことができ、高密度フォームをどこに配置するかなどの決定に役立ちます。」

このカラーモデルは、サイクリストがサドルにかける圧力の分布を示しています。

パトリック・ザイグル氏は、テストのために 3D プリントされたハンドルを自転車に取り付けました。ザイグル氏は、「トレックにとって、Connex3 は最高の自転車を製作できる最高のツールです」と述べています。細部へのこの粘り強い追求により、トレックはライディング体験を継続的に向上させることができています。上記の紹介を通じて、3D プリントは消費財業界でより「パーソナライズされた」役割を果たし、生活をより良くするだろうと私たちは信じています。一緒に楽しみに待ちましょう！

出典: 創翔3D

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