10,000回の摩耗テストに耐え、コストを50%削減し、Stratasys F123が自動車の研究開発を加速

3D プリント技術の多くの応用分野の中で、自動車業界は 3D プリント技術を最も早く導入した業界の 1 つです。 3Dプリント技術の開発の初期段階から、欧米の先進国の自動車会社の一部は、自動車の研究開発プロセスに3Dプリント技術を適用し始めました。現在、3D プリンティングは自動車部品の研究開発に広く使用されています。 2017年12月29日、Antarctic Bearは上海の自動車会社と独占インタビューを行い、自動車部品製造における3Dプリントの活用方法や、3Dプリントが自動車業界にもたらした影響と変化について深く理解しました。
アンタークティックベアは、この自動車部品会社の主力事業はサンルーフシステムであり、普通サンルーフ、パノラマサンルーフ、フルサンルーフモジュールなどの製品が含まれていることを知りました。優れた設計、エンジニアリング、製造能力を備えており、BMW、GM、フォルクスワーゲンなどの有名企業が顧客となっています。製品の研究開発検証における不足を補うため、 8か月間の徹底的な研究を経て、ついに米国ストラタシス社が発売した最新のFDM産業用設備F123シリーズに着目した。材料面では、ABS 材料は優れた強度、柔軟性、加工性、耐高温性を備えており、厳格な10,000 回の耐摩耗性テストに合格しているため、R&D エンジニアに好まれるプラスチックであり、部品の強度に対する要件を完全に満たしています。

▲ABS素材で3Dプリントされた自動車部品
3D プリント機器の使用経験はいかがですか?研究開発エンジニアはAntarctic Bearに対し、昼夜を問わずノンストップで印刷テストを行った結果、現在の歩留まり率は90％を超えており、不良品は主にエンジニア自身の技術パラメータ設定の不正確さなどに起因するものであり、設備自体に起因する不良率はほぼゼロであると語った。生産効率の面では、自動車部品の印刷が完了するまでに平均10時間強かかり、印刷速度には概ね満足しています。また、印刷コストも許容範囲内です。この観点から見ると、3D プリンター機器は「信頼性が高く、一貫性があり、予測可能な」レベルまで進化しています。
▲工場内のStratasys F270 3Dプリンター（F123シリーズ）
現在、同社の3Dプリント技術の主な応用は研究開発段階に集中しており、それは3Dプリントのテストモデルや機能プロトタイプの形で反映されています。担当者は南極熊の記者に次のように語った。「これまで、自動車のサンルーフ部品の研究開発には、CNC工作機械や手作業による製造が使われており、切断、穴あけ、接着などの工程が必要で、時間がかかり、労働集約的でした。多くのサンプルも外注する必要がありました。要件を満たさない場合はやり直しが必要で、これに多くの時間とコストが費やされていました。3Dプリンターがあれば、研究開発を自社で行うことができ、加工を外注する必要がなくなりました。シンプルで高速です。また、設計計画を迅速に修正し、何度も反復することもできます。プロトタイプの製品設計の品質を確保しながら、製品設計とプロトタイプ開発にかかる時間を大幅に短縮し、研究開発の効率を向上させます。」南極熊は、自社での印刷により、外注加工のコストが約50％削減されたことを知りました。また、外注加工の調達プロセスは非常に複雑なため、3Dプリント製造プロセス全体を自社で行うことで、時間コストを大幅に節約できます。
3D プリントを使用して最終部品を直接製造できるかどうかという質問については、「直接製造」では部品の機械的特性と平滑性に対する要件が厳しいため、3D プリント技術のレベルに対する要件が高く、それに伴うコストも比較的高くなると認識しています。たとえば、3Dプリント部品の一部はグラスファイバー素材で作られています。3Dプリント技術の応用範囲はまだ比較的狭いため、製品のプロトタイプ検証に多く使用されています。さらに、プリンターの成形サイズの制限により、一部の大型天窓部品は、印刷後に複数の部品に分解して接合する必要があります。
現在、海外と比較すると、国内の自動車部品業界では3Dプリンター設備の自主購入・使用の割合がまだそれほど高くなく、比較的最先端の自動車部品会社です。自動車産業は、その規模の大きさ、多額の研究開発投資、そして 3D プリント技術の長年にわたる応用により、3D プリント技術の応用において重要な位置を占めることになります。自動車産業の巨大な市場規模は、自動車分野における 3D プリント技術の応用に幅広い市場空間を提供します。将来的には、3Dプリンティングが材料性能とコストの面で直接自動車生産アプリケーションの要件を満たし、より価値の高いアプリケーションに変化できると考えています。

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