3D プリント技術は 100 年前の組立ライン生産と比較できるでしょうか?

1450 年の印刷機、1750 年の蒸気機関、そして 1913 年にフォードモーターカンパニーの創設者であるヘンリーフォードが発明した産業用組立ラインなど、偉大な発明の影響を当時予測することは常に困難です。さて、3Dプリント技術は世界をどのように変えるのでしょうか?
3Dプリンティング技術とは、物理層を連続的に重ね合わせ、材料を層ごとに追加することで3次元エンティティを生成する技術を指します。従来の材料除去処理技術とは異なるため、積層製造または積層製造技術とも呼ばれます。以前はラピッドプロトタイピング（RP）技術と呼ばれていました。
3Dプリンティングは総合的な応用技術として、デジタルモデリング技術、精密機械、電気機械制御技術、情報技術、材料科学、化学など多くの方面における高度な技術的知識を融合しており、高い科学技術内容を持っています。 3Dプリンターは3Dプリントの中核設備であり、機械、制御、コンピュータ技術を統合した複雑なメカトロニクスシステムです。主に高精度機械システム、CNCシステム、射出システム、成形環境などのサブシステムで構成されています。
3Dプリント技術は主に積層造形技術を指します。技術面から見ると、3Dプリント技術は伝統的な造形方法を突破し、高速自動造形システムとコンピューターデータモデルを組み合わせ、従来の金型製造や機械加工を追加することなく、さまざまな複雑な形状のプロトタイプを製造できます。これにより、製品の設計と製造サイクルが大幅に短縮され、生産コストが大幅に削減されます。
3D プリンティングは、出力材料に応じてさまざまなカテゴリに分類できます。自動車製造の場合、出力材料のさまざまな要件に応じて、さまざまな形式の 3D プリントが選択されます。
金属製の部品の場合、原材料は主に金属粉や金属線です。基本的な原理は、「熱源」を通して金属を溶かし、その後冷却して固化させて新しい形状の物体を得ることです。このタイプの 3D プリントは、さまざまな熱源によって分類されます。一般的な熱源には、電子ビーム、高エネルギーレーザービーム、サーマルプリントヘッドなどがあります。

電子ビームフリーフォーム製造（EBF）、粉末床ノズル3Dプリント（PP）、選択的レーザー焼結（SLS）、選択的高温焼結（SHS）、選択的レーザー溶融（SLM）、直接金属レーザー焼結（DMLS）に分類されます。
出力部品はプラスチック製です。原材料は主にフィラメント状で、ホットメルトノズルから噴射されます。ホットメルトノズルは一定の軌道に沿って移動し、さまざまな形状の部品を製造します。
鋳造金属と比較すると、3D プリント部品は軽量で安価です。車体が軽くなれば燃費性能も向上し、製造コストが下がると購入価格も手頃になります。
現在、自動車部品の生産コストの大部分は金型の製造に使われており、特に一部のカスタマイズ部品やニッチ部品の金型の製造は自動車メーカーにとって頭の痛い問題となっています。 3D プリントでは金型の問題を考慮する必要がないため、製品開発コストが削減されます。

もちろん、利点に加えて、解決すべき問題もいくつか残っています...

3Dプリントは直接立体成型ですが、中空の工芸品などをプリントするなど、構造が複雑になればなるほどメリットが増えます。この機能は当然自動車では役立ちますが、自動車の複雑な構造は芸術作品ではないため、強度と耐久性についてさらに考慮する必要があることに注意する必要があります。
例えば、ギアボックス内のスライドバルブボックスや遊星ギアなどです。3Dプリントではモデルをコピーして作ることができますが、強度や耐久性を保証することは困難です。
さらに、自動車の多くの部品には非常に高い強度が求められており、従来の方法でしか製造できません。ステアリングナックルを例に挙げると、ステアリングナックルはブッシングとボルトで車体に接続され、フランジのブレーキ取り付け穴を通して配置されます。強度計算のプロセスでは、車両の振動、重力の 4G 加速度、および 2 つのボルト取り付け穴の中央でのサポート反力を考慮する必要がありますが、これは 3D プリントでは実現できません。インテークマニホールドなど、形状は複雑だが力の要求が低い部品については、3D プリントを試すことができます。
結局のところ、3D プリントは材料を溶かして層ごとに堆積させるプロセスです。ノズルの精度によって、表面が滑らかになることはありません。印刷が完了したら、研磨機で部品を研磨する必要があります。そのため、3Dプリントを直接使用して大型の部品を製作する場合、表面の粗さが耐え難いものになります。
2015 年、路上走行が可能な最初の 3D プリント車、ストラティが「プリント」されました。製造プロセスは最初から最後までわずか 44 時間しかかかりませんでした。ボディパネル、ボンネット、シャーシの照明部品はすべて 3D プリンターで印刷されました。
この 3D プリント車は、米国アリゾナ州のローカルモーターズが製作したもので、Strati という名前の 2 ドア 2 人乗りのオープンカーです。後輪駆動の電気自動車です。公式情報によると、最高速度は80km/h、6.1kWhのバッテリーを搭載し、航続距離は約100kmです。
このようなパラメータは日常的な使用には問題があります。同時に、この車には収納スペースがなく、短距離の移動にしか使用できない単なる四輪車です。
また、2015年にサンフランシスコで開催されたO'Reilly Solidカンファレンスで、Divergent Microfactories（DM）は3Dプリント部品をベースにしたスーパーカーを発表しました。
この車はブレードと呼ばれ、わずか 2.2 秒で時速 0 マイルから 60 マイルまで加速できる真のスーパーカーです (マクラーレン P1 は 2.8 秒で加速します)。重量はわずか1,400ポンドで、ガソリンまたは圧縮天然ガスを燃料として使用できる4気筒700馬力のデュアル燃料内燃エンジンを搭載しています。
この車の主な耐荷重構造は3Dプリントで完成しています。3Dプリント方式で製造されるノード型車体により、従来の技術で製造された車よりも重量が90％軽減され、強度が高く、耐久性に優れています。しかし、この車はコストを掛けずに作られたとも言え、高い品質レベルに達しているものの、3Dプリンターによる自動車製造の技術を普及させるほどの力は持ち合わせていない。
フォードは最近、3D テクノロジーを使用して自動車のスポイラーなどの大型の一体型自動車部品を印刷し、それを試作や将来の自動車製造に使用する方法を検討していると発表した。
フォードは、この技術をできるだけ早く量産乗用車に大規模に適用したいと考えている。量産車はコストを抑える必要があるため、フォードは主にこの技術を使用して、車の軽量化レベルを向上させ、初期段階ではパーソナライズされたアクセサリーを少量生産する。
3Dプリントが普及すると、新車の研究開発に大いに役立つでしょう。例えば、新車の内装は研究開発段階では通常多くの選択肢があります。金型を別々に作るのは無駄です。3Dプリント技術は現時点でちょうどいいです。一式印刷しておけば、将来また使わなくても問題ありません。
ハーレー・アールが1938年に使い始めた粘土模型も、3Dプリント技術によって段階的に廃止される予定だ。
1913年、フォードモデルTが市場に投入されると、その低価格はすぐにアメリカ人を魅了しました。注文が絶え間なく続き、ヘンリーフォードは大喜びしました。組立ライン生産方式を採用した後、フォードモデルTの価格は1910年の780ドルから360ドルに値下げされました。低価格はフォードに驚異的な売上をもたらしました。
近い将来、フォードが過去と同様に自動車製造における 3D プリント技術の普及をリードすれば、自動車は人々にとって日用消費財となるだろうと私たちは大胆に推測しています。寿命がたった 1 年だけの安いファーストフードカーが存在するでしょうか?おそらく、3D プリンティング技術は、過去の組み立てラインと同様に、自動車製造業界に新たな変化をもたらすでしょう。

出典: Auto Headlines [拡張読解] フォードは 3D プリント技術を使用して大型自動車部品を製造しています。世界で最もクールな 3D プリントスーパーカー、ブレード、美しい写真の大きな波がやって来ます...

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