LM3D Swimは、Local Motorsが開発し、2016年に発売予定の完全3Dプリント車です。
ブレードを見てみましょう。0 から 60 まで 2.5 秒で加速し、700 馬力で、最高速度は完全に違法です。典型的なスポーツカーのパラメータ。
しかし、スポーツカーとの類似点はそれだけです。ブレードの重量はわずか1,400ポンド（635.04kg）で、一般的な2人乗りスポーツカーの半分以下の重さです。また、軽量フレームのため、移動には少量の圧縮天然ガスしか必要としません。最も重要なのは、低エネルギーの 3D プリント技術を使用して作成されたことです。これは世界を変えたいというシリコンバレーの考えから生まれた製品です。
Blade は、サンフランシスコの自動車スタートアップ企業 Divergent Technologies の CEO、Kevin Czinger 氏の夢の製品です。ツィンガー氏は、長期的には、新型テスラ モデルXのような電気SUVと比較しても、3Dプリントされたブレードの環境への影響は3分の1にしかならないと述べている。 「5,000ポンド（2,268キログラム）のSUVを製造しただけで、地球を破壊する可能性がある」とツィンガー氏は語った。「より軽量で効率の良い車を作らなければならない」
3Dプリントスーパーカー「ブレード」
私たちは配送トラックの排気ガスをよく目にし、それが解決すべき大きな問題であると考えています。しかし、ツィンガー氏は、製造プロセス全体を再考すべきなのに、排気管について心配することに時間をかけすぎていると主張する。燃料と運転は、従来の自動車が環境に与えるダメージの 1/3 以下を占めます。このデータは、ツィンガー氏が好んで引用する2009年の米国科学アカデミーの報告書から得たものだ。残りは、車の製造工程から来ます。つまり、すべての金属を地面から持ち上げ、鍛造し、移動させ、切断し、穴を開け、シャーシとパネルに打ち込みます。
報告書によると、電気自動車の製造はガソリン車よりも20％多くのエネルギーを必要とし、20％多くの排出量を生み出すため、より有害なプロセスである。彼らのバッテリーには、抽出と精製にはるかに多くのエネルギーを必要とする金属であるコバルトとリチウムが使用されています（紛争地域から来ることもあります）。バッテリーの製造工程では、作業員が有毒ガスを吸い込む可能性があり、リサイクルも複雑な問題です。車両の寿命も考慮すると、テスラ、リーフ、ボルトはそれほど環境に優しくないように見えます。
21 世紀半ばまでに、地球上の人口はさらに 2 億 5000 万人増加し、道路を走行して二酸化炭素を排出する車の数は 2 倍になる可能性があります。したがって、Google や Apple などのテクノロジー企業や新興企業が、テクノロジーがもたらす環境や安全上の利点を挙げながら、交通の未来に関するビジョンを急いで発表しているのも不思議ではありません。
ケビン・ジンガーにとって、今後の道は明確だ。 「自動車からの温室効果ガス排出量を大幅に削減するには、製造プロセスを変える必要があることは明らかだ」と同氏は述べた。「自動車の設計と製造にかかる材料、エネルギー、資本コストを大幅に削減する必要がある」
現在、自動車業界の起業家の小グループが自動車の製造プロセス全体を再構築しようとしています。ジンガーもその一人だ。彼らは、3D プリンターを使用して自動車を製造し、従来の生産ラインのコストのほんの一部で炭素排出量を削減したいと考えています。彼らは、時間の経過とともに変化できるデザインを使用し、いつでも最新の自動運転技術を適用したいと考えています。その過程で、彼らはより多くの雇用を創出し、交通事故による死亡者を減らし、道路上の車両の多様性を大幅に改善できるアイデアの爆発的な増加を導きたいと考えています。
彼らの素晴らしいアイデアを十分に理解するには、少し夢を見る覚悟が必要ですが、だからといって彼らがただ大きなことを言っているというわけではありません。今日、Czinger 氏は 3D プリントされた Blade を発表し、Local Motors 社の CEO である Jay Rogers 氏は、同社が 8 月に設計したばかりのこの車を路上テストしている。 「歴史は、創造的な破壊がバターを切る熱いナイフのように、業界の最も非効率的な部分を切り裂くことを教えてくれます」とロジャーズ氏は語った。
シリコンバレーとデトロイトの最近の戦いを理解するには、すべてが始まった場所を振り返る必要がある。
100年前のフォードモーター工場
1909 年、自動車時代の幕開けの頃、モデル T を組み立てるのに 12 時間もかかりました。その後、ヘンリー・フォードは、組み立てられた自動車をある作業場から次の作業場へと移動する流動的な生産ラインの概念を思いつきました。 1914 年までに、フォードの生産ラインはモデル T を 90 分で組み立てられるようになりました。品質が向上し、価格が下がり、個人の交通手段が一般大衆に利用可能になりました。現在、アメリカで最も人気のある車、フォード F-150 ピックアップトラックは、金属、ガラス、プラスチックの無限の霧の中、年間 80 万台が工場から出荷されています。
このリズムは、製造プロセスがどんなに複雑であっても、単純で繰り返し可能なタスクに分割すれば最も効率的になるという考えに基づいています。この鉄棒をあのパネルに溶接してください。このライトを器具に取り付けます。このコンポーネントをその交差点に接続します。次！
現代の自動車には通常 20,000 個の個別部品があり、それらはそれぞれ単一の機能に特化した、慎重に編成された一連の機械によって組み立てられます (さらに、監視とサービスを行う数人の人間がいます)。しかし、自動車工場をゼロから建設するには5年の歳月と10億ドルの費用がかかり、まったく新しい自動車を製造するためにたった1つの工場を改修するだけでも莫大な費用がかかります。フォルクスワーゲンがこれを実行した場合、費用は約2億ドルになると見積もられています。
これこそが、自動車業界の起業家たちが掴みたいと思っているチャンスなのです。彼らは積層造形と呼ばれるプロセスを開発しました。つまり、すべてを最も基本的な材料から作るということです。 3D プリントされたジュエリーや装飾品を見たことがあるかもしれません。これらのアイテムは MarkerBot によって印刷されました。 MakerBot はプラスチックの糸を加熱し、歯磨き粉のように層ごとに絞り出します。
LMラボ
このプロセスにより、従来の型や手彫りで生み出されるものを超える、複雑で非常に美しい構造を作り出すことができます。しかし、3D プリントを自動車産業に導入するには、想像力豊かなカナダのトラクター設計者が必要になるだろう。ウィニペグ出身のひげを生やしたエンジニア、ジム・コー氏は、付加製造技術を使って初めて車体を製造した人物として知られています。
コーは長い間、アービーと呼ばれる超効率的な宇宙ポッド型の車を作ることを夢見ていた。 2007 年、彼を動かすものがありました。プログレッシブ インシュアランス オートモーティブ X プライズがやってきたのです。これは、1ガロンあたり100マイル走行可能な量産車を製造するための、参加者が参加する1,000万ドルのコンテストです。農業機械の経験を持つKorさんは、過去のトラクターの設計でコンテストに参加し、60%スケールの粘土模型を製作しました。彼は空気力学シミュレーションを実行するためにモデルをデジタルスキャンし、その後、手作業または高価なCNC旋盤を使用して、フォームと木材から車のボディを丹念に彫り出す予定です。
しかし、積層造形の先駆者であるストラタシスのエンジニアと会った後、コル氏は一般的なプラスチックであるABSを使用して車体を3Dプリントすることを検討し始めた。この素材は排水管、カヤック、車のバンパーなどに広く使用されています。 「ストラタシスが作れる部品の大きさを見て、試してみようと思いました」と彼は言う。その結果、車体にぴったり合う ABS パネルが誕生した。
LM ウィンドシールド
小型の宇宙ポッド型の車を作ることは可能だが、3D プリントが本当に機能するには、より大きな車を作れるようにならなければならない。
LMライト
ジェイ・ロジャースとローカル・モーターズの番です。ロジャーズは、クラウドファンディングを自動車の設計に導入することで、自動車の製造プロセスに革命を起こし始めた。彼の会社の最初の車は、ラリーファイターと呼ばれる、騒々しい終末後の世界を思わせる（しかし公道走行可能な）マッスルカーでした。この車は500人のボランティアによるオンライン協力の成果です。彼らは車のスタイリングからサスペンションまですべてを設計しました。ロジャース氏と自動車エンジニアの小チームは、群衆に向かって車にヘッドライトカバーが必要だと伝え、チームは人々の反応を評価した。
「マイクロファクトリー」と呼ばれる小さな工房で、自動車は部品ごとに組み立てられます。 「フェニックスにある同社初の4万平方フィートのマイクロファクトリーは、ガレージ、工場、教室を合わせたような外観だ。自動車は機械エンジニアのチームによって、将来の購入者の協力を得て組み立てられる。このような労働集約的な職人技のため、マイクロファクトリーではラリーファイターを年間100台しか生産できず、1台当たり10万ドルで販売される。ローカルモーターズは、フェニックス工場の外にあるノックスビルにもう1つのマイクロファクトリーを開設し、今後5年間で50以上のマイクロファクトリーと小規模な研究室を建設する予定だと述べている。」
LM工場内部
ロジャーズ氏は、3D プリントによって生産速度を段階的に上げ、生産量を削減できることに気づきました。そこで、2014年にロジャーズ氏はストラティと呼ばれる最初の実験的な3Dプリント車の製造を開始しました。彼の協力者には、テネシー州のオークリッジ国立研究所や工具製造会社シンシナティ・インコーポレーテッドなどが含まれる。シンシナティのこの会社は、Big Area Additive Manufacturing (BAAM) と呼ばれる技術を開発しました。これは家庭用 3D プリンターで使用されている技術に似ています。ABS プラスチックを溶かし、材料に強度を与えるために細断されたカーボン ファイバーを追加し、層ごとに正確にプレスします。ただし、MakerBot はデスクトップの装飾しか印刷できませんが、BAAM は高さ 20 フィート、幅 9 フィート、長さ 6 フィートのオブジェクトを印刷できます。 Strati 全体を一度に印刷するだけで十分です。
LMデザイン
「付加製造プロセスにより、多くのものを1つの部品に組み合わせることができる」とオークリッジ国立研究所の製造システム研究グループのディレクター、ロニー・ラブ氏は語った。 「ほとんどの車は2万個以上の部品で構成されていますが、私たちはそれを約50個に減らしました。」車体が印刷されると、モーター、バッテリー、ホイール、ライト、シート、コントロールなどの残りの部品（そのほとんどは従来の方法で作られています）は手作業で車に素早く追加できます。
経験を積むことで、彼らはより早く車を製造できるようになりました。最近、エネルギー省がオークリッジ国立研究所に新しい車の製造を依頼したとき、ラブ氏と彼のチームは、クラシックなシェルビー・コブラ・スポーツカーのレプリカである完全電気自動車を設計し、印刷した。たった6週間しかかかりませんでした。 「車を印刷する計画から走行可能な車になるまでに6か月かかりました」とラブ氏は言う。「前代未聞です。6か月というのは異常です。」
印刷プロセスも高速化しています。 2014 年の夏、同社は、1 時間あたり 10 ポンドの原材料を注入し、Strati の印刷を 6 日間で完了するという段階から、1 時間あたり 40 ポンドの原材料を注入し、Strati の印刷をわずか 2 日間で完了するという段階に進歩しました。 1年後、大規模な積層造形技術により、1時間あたり約100ポンドの速度で印刷できるようになり、7時間以内に自動車を生産できる量になりました。
LMパウダー
車を早く印刷できればできるほど、コストは安くなります。大面積の積層造形 3D プリンターの価格は 50 万ドルで、1 時間あたりの稼働コストは約 100 ドルです。 1 ポンドあたり 4 ドルの炭素繊維強化熱可塑性プラスチック 500 ポンドを追加すれば、ORNL は 3,000 ドル以下でシェルビー コブラを印刷できます (著者注: タイヤ、シート、ドライブトレイン、高品質のレトロ塗装の費用もかかります)。伝統的な方法で作られたコブラのレプリカの価格は 4 万ドル以上です。
LMノード
Divergent は、Blade スーパーカーの製造にさまざまな付加製造技術を使用しています。ツィンガー氏は、ストラティのように外装全体をABSでプリントして製造された車は非常に重くなると考えている。代わりに、ダイバージェントは、カーボンファイバーチューブと「ノード」と呼ばれる3Dプリントされた金属ブラケットを組み合わせてブレードの内部フレームを構築しました。
強力な光線が金属粉末をカスタム形状に焼結し、「ノード」を形成し、そこにカーボンファイバーチューブを手作業で結合します。ダイバージェントは、ノードとカーボンファイバーチューブによってもたらされる強度と衝突保護により、外装ボディパネルはほぼあらゆる軽量素材（紙さえも）から作ることができると主張している。
チンガー氏は、ソフトウェアを変更するだけで、同じ機械でスポーツカーやピックアップトラックを印刷できると述べた。 「これらの構造はモジュール方式で非常に迅速に組み立てられ、2人乗りのスポーツカーからピックアップトラックまで、あらゆるものを作成できます。金属加工やスタンピングのコストのほんの一部で済みます。」
ダイバージェントオフィス
ダイバージェント社は来年からブレードの受注を開始し、早ければ2017年に納品する予定だ。ローカルモーターズも同様に野心的で、今月初めに初の3Dプリント量産車「LM3D」を2017年初頭に約53,000ドルで発売すると発表した。
シェルビー コブラの経験から、ラブ氏は啓示を受けた。「ローカル モーターズは自分たちが認識している以上に革命的です。自動車製造施設を廃止するだけでなく、サプライ チェーン全体を完全に変えようとしています。」ラブ氏は、自動車販売店の平均コストは、フェニックスにあるローカル モーターズの小さな工場と同様に、数百万ドルであると指摘した。 2つを組み合わせてみませんか?顧客は工場に行き、エンジニアと一緒に座って車を設計し、数日以内にそれを印刷するかもしれません。
LocalMorors 工場外観 完全にグローバルで、9 兆ドル規模の 100 年の歴史を持つ産業を破壊することは、多くの障害を伴います。車の重量を5,000ポンドから1,400ポンドに減らすことに伴う大きな安全上の問題はまだ発生していない。 3D プリントの規模と効率を、単なる小規模なギミック以上のレベルまで高めるというアイデアは、未解決の問題のままです。大規模な 3D プリントが実際に現在の技術よりも環境に優しいかどうかは誰にもわかりません (たとえば、レーザー焼結では、大量生産されたアルミニウムよりも 1 キログラムあたり 40 倍のエネルギーを使用します)。最初に自動車メーカーが製品を急速にアップデートすると、規制上の課題も発生する可能性があります。
LMワーカー
近くのプリンターで次の車をデザインするという私のビジョンを、ミシガン州にある非営利団体自動車研究センターの製造専門家マーク・スティーブンスに説明すると、彼は笑った。 「オンデマンドで自動車を印刷できるようにしたいが、それは我々が生きている間には実現しないだろう」と彼は語った。問題は、そうした製造方法がどれだけ拡張可能かということだ。 「1台の車を印刷するのにかかる時間で、従来の生産ラインでは100台を生産することができます。」
ダイバージェントのケビン・ツィンガー氏は、「我々の最大の課題は自動車メーカーに協力してもらうことだ」と認めている。彼は来年大手自動車メーカーと共同開発契約を結び、ブレイドよりも主流となる新型車を開発し、1年以内に1万台を販売したいと考えている。
ジム・コーの小型個人高速輸送システムであるアービーは、ここで非常に建設的となるでしょう。その小さな会社はX Prizeコンテストの締め切りに間に合わず、結局コンテストから脱落しなければなりませんでした。彼がアービーを完成させたとき、この電気/エタノールハイブリッド2人乗り車は高速道路で200 mpgを達成し、X賞の目標を上回りました。 Xプライズの主催者は彼を賞賛し、コーに会社を設立するよう勧めた。残念ながら、1年間資金調達を続けたにもかかわらず、彼は必要な資金を調達することができませんでした。コル氏は現在、アービーを市場に出す最善の方法は、彼のデザインを他のメーカーにライセンス供与することだと考えている。
一方、ローカル・モーターズのジェイ・ロジャース氏は、顧客が最新の携帯電話の使用料として毎月固定料金を支払うという、アップルの新しいiPhoneアップグレード・プログラムを模倣したいと考えている。 「われわれはこうした『デバイス』をかなり早く変更するつもりだ。顧客に製品を所有していると思わせない方が、おそらくより良いアプローチだ」と同氏は語った。 「自動運転車を路上で走らせて、ユーザーが購入できるようにする最初の企業になりたい。来月には新しいセンサーを導入して車を改良し、その次の月にはバッテリーをアップグレードしたい。もちろんアップグレードはたくさんある。」
このモデルには非常に明らかな問題があります。付加製造により生産時間を短縮し、排出量とコストを削減し、重機を排除することができますが、自動車をソフトウェアに還元することはできません。これは、長年にわたって効率的かつ安全に運営されなければならない大規模な組織です。フロントガラスのワイパーが故障したり、故障したバッテリーが過熱したりした場合、OTA アップデートでは修正できません。
Local Motors のような小規模で分散型の企業が、自動運転システムのような複雑なものを開発し、そのシステムが車両全体で完璧に動作することを保証できるのはなぜでしょうか?結局のところ、まったく同じ車は2台と存在しません。当然のことながら、ロジャーズ氏は代わりに大衆の観点から考えることを提案し、「自分の車の最初のバージョンをコミュニティのユーザー 100 人に渡して、より早く開発できるよう協力してもらうとしたらどうなるだろうか?」と述べました。 「私たちは、Waze と Google マップが交通回避ソフトウェアの構築で競争しているのと同じペースで、衝突回避システムを構築するよう地域の人々に呼びかけています。」
その見返りとして、ユーザーはポイントや新車を早期に購入できるチャンスなど、ゲーム化されたインセンティブを受け取ります。車が売れれば報酬も得られるかもしれないが、ロジャーズ氏は「グーグルの資金ではなくウィキペディアのルールを導入する。皆さんを誇りに思ってもらえるようにする」と強調している。
ウィキペディアのアイデアに基づいた自動車ソフトウェアの開発に対して、政府の規制当局がどのように対応するかはまだ分からない。ロニー・ラブ氏は、「多くの企業がまだ解決しなければならない問題があります。それは、すべての車の安全性を確保しながら、パーソナライズされた車を作る方法です。これがいつ実現するかは予測できません。5年かかるかもしれませんし、50年かかるかもしれません。」と考えています。
しかし、このモデルがシリコンバレーの興味を引く点があるとすれば、それは小規模かつ安価にスタートし、規制当局を苛立たせ、群衆の力を活用している点だ。今日、自動車工場を建設することは、多国籍企業にとって数十億ドルの費用と10年を要する重大な決断です。将来、2,000万ドル規模の小規模工場を開設するには、革新的な自動車デザイン、数人の起業家、そして巨額の銀行ローンだけが必要になるかもしれない。自動車製造は、デトロイトの小さな都市のように、地元の需要にのみ応える非常にローカルなものになる可能性があります。
「大手自動車メーカーの製品ラインの間のニッチな分野に身を置くことは、制約ではなく、自由だった」とロジャーズ氏は語った。「小さな工場で年間数千台の自動車を製造することは、非常に理にかなったことだった。なぜなら、利益を上げて顧客に自動車を買ってもらえれば、大勢の顧客を引き付けることができるからだ。」
従来の自動車メーカーは、当初は高価で希少な金属で作られた工場の工具や備品を置き換えるために3Dプリントを導入しましたが、そのメリットに気づくのが遅かったのです。メルセデス・ベンツ、キャデラック、レクサスなどの高級ブランドは長年、アダプティブ・クルーズ・コントロールや車線逸脱警報などの自動運転システムをひそかに開発してきたが、グーグルやテスラの自動運転車プロジェクトに影を潜めてきた。自動車業界は、再び遅れをとることを望んでいないのは確かだ。
一方、付加製造はシリコンバレーのペースで進歩しています。 3D プリンティングが効率、コスト、エネルギー効率の面で急速な進歩を続け、新しいソフトウェア開発ツールによって設計とテストが民主化され、規制当局と一般大衆が自動車の多様性の次のカンブリア爆発を受け入れれば、その結果は壮大な規模の対立となるでしょう。
3Dプリント自動車の支持者たちは、付加製造は従来の方法よりもエネルギー効率が高くなる可能性があるという、彼らの最も興味深い主張を繰り返し強調してきた。この変更だけでもテクノロジーの採用が促進されますが、そのメリットは単に悪影響が軽減されるだけではありません。イノベーションの進歩は生産性の低下を補うことができます。 Kickstarter でクラウドファンディングされた車が登場するのも時間の問題かもしれません。 「急速な交通手段の変化を中心に構築できる産業全体があり、それが革命だと考えています」とラブ氏は語った。
さらに読む:
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3D プリンティングは従来の自動車製造モデルに取って代わるでしょうか?ローカルモーターズは言う
iFanrから転載
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