3Dプリンティングは製造業に急速に浸透し、質的な飛躍をもたらしている。

この投稿は Little Soft Bear によって 2016-10-26 15:40 に最後に編集されました。

近年の3Dプリントの台頭は製造業に一定の影響をもたらしているものの、まだ製造業に完全に統合されているわけではありません。しかし、試作品の製造から製品の製造へと変化し、製造業への浸透も急速に進んでいます。製造業で広く使用されているとは言えませんが、試作品製造会社での3Dプリント技術の使用は確かに非常に一般的です。Antarctic Bearによると、現在、中国の試作品製造会社の約31.4％が3Dプリント技術を使用していますが、2014年にはわずか21％でした。中国における 3D プリントの約 6.6% は、試作品ではなく最終製品の製造に使用されていることは注目に値します。

Wholers 2016レポートによると、世界的に見ると、2015年の3Dプリントの複合年間成長率は25.9％で、最終完成部品の製造に使用される割合は51.3％を占めています。それ以前の2014年の製造に使用される割合は42.6％であったため、製造目的の3Dプリントが大きな位置を占めています。マッキンゼーはかつて、3Dプリンティングがアプリケーション市場に広範囲にわたる影響を及ぼすと予測していました。2025年までに、3Dプリンティングは、消費者向けアプリケーション、金型や治具、医療用インプラントや歯科製品、航空宇宙部品、自動車などの産業分野を含め、5,500億米ドルの経済に直接影響を与えると予想されています。中国における生産に用いられる3Dプリントの割合は依然として世界レベルをはるかに下回っているが、中国が世界の工場であり、ほとんどの製造業が中国に集中していることを考えると、Antarctic Bearは中国でこの現象が変わろうとしていると考えている。

今後の産業革命として、3D プリンティングは製造業においてますます重要な役割を果たしており、この現象は世界規模で明らかになっています。 HP の世界的な人員削減や 3D プリンティング事業分野への戦略的重点の移行など、あらゆる兆候が 3D プリンティング時代の到来を示しており、1 兆ドル規模の製造市場に「混乱」をもたらし始めていると言えるでしょう。

それは進化であり革命でもある

HPに加えて、自動車業界ではBMWを例に挙げてみましょう。BMWは2012年からロールスロイスファントム用の部品の生産を開始しており、これはGEの有名なLEAPエンジン燃料噴射装置よりも早い時期です。部品には、プラスチックブラケット上のハザード警告灯、センターロックボタン、電子パーキングブレーキ、ソケットが含まれます。ミュンヘンにある BMW の研究イノベーションセンターには、Fast Technology Center (FIZ) のチームがあります。同社は年間約 25,000 個の試作品を生産し、さらに約 100,000 個以上の部品も生産しています。部品は、小さなプラスチックキャリアから設計サンプル、機能テスト用のシャーシコンポーネントまで多岐にわたります。ロールスロイス・ファントムシリーズは、年間1万点以上の自動車部品を生産する予定です。

医療業界では、ジョンソン・エンド・ジョンソンは、3Dプリント医療機器の分野でHP、Carbon3D、3D Systems、Organovo、Materialiseなどの企業と協力しています。ジョンソン・エンド・ジョンソンの子会社であるデピュー・シンセスも、カスタマイズされた頭蓋顎顔面（CMF）手術用インプラントと手術用ガイド、膝手術用ガイドを含むTRUMATCH製品ラインを発売した。ジョンソン・エンド・ジョンソンのさまざまな取り組みにより、3D プリンティングが整形外科、眼科、消費者向け医療製品の分野で製造業に革命をもたらすことが証明されました。

もちろん、これらに加えて、GE、ボーイング、エアバスなどの企業による3Dプリントの産業化の進歩はさらに説得力があるので、ここでは繰り返さないことにします。 SAPなどのソフトウェア企業は、物流会社UPSと協力して、米国でオンデマンドの3Dプリントサービスネットワークを構築している。 SAP とエアバスの子会社 APWorks による 3D プリント関連の共同イノベーションに関するソフトウェア開発コラボレーション。これらすべてにより、3D プリントを体系的な管理方法で生産に組み込むことが可能になりました。

実際、3Dプリント業界にとって画期的な出来事となったのは、GEによる14億ドルでの金属3Dプリント企業2社の買収だけではなく、Carbonを筆頭とする素材企業が樹脂素材の性能をプロトタイプ用途から生産現場へと押し上げたことによるものと思われる。 3D プリンティングが産業革命をもたらすという最も直接的で説得力のある兆候は、世界的なテクノロジー企業であるシーメンスが、設計、シミュレーション、製造ソリューションを網羅する新しいエンドツーエンドの付加製造ソフトウェアパッケージを発売することです。この製品ライフサイクル管理 (PLM) ソリューションは、2017 年 1 月から商品化されます。付加製造装置は、スタンドアロンで動作する状態に留まるべきではなく、製造プロセスに完全に統合される必要があることは間違いありません。 PLM は、人体の静脈のように工場の運営に役立ち、統合設計、完全なシミュレーション、デジタル製造、データおよびプロセス管理を提供します。これにより、アプリケーションやプロセス間の変換や翻訳の必要性がなくなり、自動車、航空宇宙、医療機器業界に大きなメリットをもたらします。

なぜ今なのか？ 3D プリント技術は古くから存在していますが、材料、価格、速度、精度、製品の一貫性など、3D プリントにはさまざまな問題があると常に感じています。3D プリントの可能性を最大限に引き出すには、どのような要素が組み合わさるのでしょうか。

実際、3D プリント業界を再検討する必要があります。機器は以前と同じように扱いにくいままなのでしょうか?この素材は見た目は良いですが、実用的ではないのでしょうか?アプリケーションソリューションはまだ小規模段階ですか?

実際、上の写真は今では時代遅れです。3D プリントはもはや基本的な製造ニーズを満たすだけではなくなりました。事実、現在のデバイスの多くは、本当に産業レベルのアプリケーションの分野に参入しています。速度は以前よりもはるかに速く、精度は射出成形部品に匹敵します。最も重要なのは、3Dプリントの限界費用が製品の複雑さに敏感ではないことです。さらに、HPのようなマルチマテリアルプリント用のデバイスがあり、プラスチックも電気を伝導できます。これにより、製品の再形成に大きな想像力の余地が生まれます。近い将来、多くの製品が現在の製品とは大きく異なる外観になることが予測できます。製品機能の要求に焦点を当てることで、製品設計は製造方法によって抑制されなくなり、積層造形のための設計が常識になります。

さらに、3D プリンティングが 1 兆ドル規模の製造市場に参入する原動力は他にもたくさんあります。その背後にある経済的利益を脇に置いても、環境的および社会的利益だけでも避けられないトレンドです。私たちは現在、地球の資源を贅沢に消費し、生存に必要な環境を破壊しています。私たちが日常的に購入する製品の多くは、地球の反対側、何千マイルも離れたところから出荷されます。このモデルはいつまで続くのでしょうか?おそらくこれが、アーロン・マルクスの火星移住計画がこれほど人気を集めている主な理由の一つでしょう。 3D プリンティングにより、即時の生産が可能になり、在庫がなくなり、不正確な生産計画によって生じる無駄が減り、サプライチェーンと物流のコストが短縮されるため、資源の持続可能性にプラスの影響が及びます。

さらに、世界がビッグデータ、人工知能、モノのインターネット、スマート製造に注目する中、3D プリント以外に、ビッグデータ、人工知能、モノのインターネット、スマート製造の遺伝子をすべて自然に備えた製造技術は他に何があるでしょうか?

モノのインターネットを例に挙げてみましょう。モノのインターネットと3Dプリントの組み合わせは双方向です。1つの方向は、3Dプリント技術で製造された埋め込み型センサーなどの監視機器を、モノのインターネットと直接接続するための製造技術手段として製品に直接「事前埋め込み」することです。もう1つの方向は、モノのインターネットによって蓄積された大量のビッグデータを3Dプリント製造システムにフィードバックし、より無駄のない生産とサプライチェーン管理、およびユーザーのニーズにより適した製品設計を実現することです。

ビッグデータを例にとると、3D プリンティングでは、モデル構築から製造プロセス、処理パラメータ、シミュレーション、材料特性、製品品質、サプライチェーンに至るまで、膨大な量のデータが生成されます。米国は強力なデータベースを駆使して、古くから積層造形に深く関わってきました。Senvol データベースは積層造形業界の Google のようなもので、産業用積層造形装置や材料に関するデータが含まれています。ユーザーはニーズに応じて関連情報を検索できます。強力な独自のアルゴリズムにより、メーカーは従来のプロセスよりも積層造形 (AM) を使用した方が効率的に製造できる部品を判断できます。アルゴリズムはサプライチェーン全体を分析し、在庫、ダウンタイム、輸送などの要素を考慮に入れます。

米国国防総省高等研究計画局 (DARPA) の Open Manufacturing プログラムは、データを通じて製造を理解することを目的としています。 DARPAは、3Dプリンティングが航空機の翼などの複雑な軍事部品を製造するための主流の技術になるためには、「異なる特性と性能を持つ材料に基づくさまざまな製造方法のニュアンス」を深く理解する必要があると指摘している。すべての 3D プリント部品をテストすることは不可能なので、現在できることは、特定の製造バッチ内のごく少数の製品をテストし、サンプルとして採取したテスト済み製品の品質が製造バッチ全体の品質を表すようにすることです。そのため、DARPA の Open Manufacturing プログラムが積層造形の将来にとって非常に重要です。テクノロジーと材料を徹底的に理解することで、企業は多くの時間とコストを節約できます。

Open Manufacturing のような「ハイエンド」に聞こえる計画に加えて、付加製造のリアルタイム監視とシミュレーションを提供するソフトウェア製品も世界中に多数存在します。代表的な例としては、リアルタイム監視分野のSigma Labs、シミュレーション分野のAltair、スタートアップ企業のAmphyonや3DSimなどが挙げられます。シミュレーションを通じて 3D プリントの期待値を管理することも業界のコンセンサスとなっており、優れたシミュレーションレベルの実現はビッグデータ処理に基づいています。

人工知能の面では、3Dプリンティングによって人工知能分野で活用できる製品や部品が多数生み出されているだけでなく、ハーバード大学発のソフトロボットも誕生しています。人工知能は、オンライン人体モデリングプラットフォーム「Body Labs」を含む3Dプリント技術にもプラスの影響を与えています。 Body Labs の創設者で、ブラウン大学のコンピュータービジョン教授であるマイケルブラックは、機械学習アルゴリズムを使用して、さまざまな姿勢の実際の人々の 3D スキャンの何千もの人体形状を研究し、統計モデルを作成しました。この研究は、Body Labs が誕生するまで 10 年間続きました。

自動化とスマート製造の面では、3D Systemsは自動化された3Dプリント組立ラインを立ち上げ、Stratasysはロボットを通じて「無限の構築」を実現しました。ロボットアームによる 3D プリントに携わる他の企業としては、MX3D、Thermwood、Branch Technology、LittleArm、Arevo Labs などがあります。 LENS技術分野には、ボッシュ・レックスロス社とノルウェー・チタニウム社の協力、オークマ社とRPM社が共同で開発したFastemsフレキシブル製造システムなどが含まれます。

さらに、3Dプリントに直接使用できる自動化ロボットアームや、3Dプリント設備を従来の製造設備に接続できる自動化に加えて、3Dプリントは自動化にも貢献できます。これには、自動化サプライヤーのComauが3Dプリントを通じてクランプ装置の設計を最適化し、MaterialiseがABB向けにフレキシブルロボットアームの設計を最適化することが含まれます。Antarctic Bear 3D Printing Networkにご注目ください。

出典: 3D Science Valley 詳しい情報:
世界の3Dプリンティング：8つの主要データで3Dプリンター市場を分析
3D プリントと人工知能アルゴリズムの組み合わせは、将来の建設業界に混乱をもたらすでしょうか?

3Dプリンティングは製造業に急速に浸透し、質的な飛躍をもたらしている。

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