マリス: 従来の製造業に付加製造を統合する方法

出典: マテリアライズ

製造業において、私たちは重大な岐路に立っています。付加製造に精通した企業は、3D プリントを通じて影響を与えることができることを知っています。このテクノロジーは、生産の柔軟性、設計の自由度、カスタマイズ、市場投入までの時間の短縮など、具体的なメリットをもたらします。付加製造の価値はもはや疑う余地がなく、その議論は過去のものとなりました。現在、企業は「積層造形を従来の生産ワークフローに統合し、それに伴う一般的な問題のいくつかを克服するにはどうすればよいか」と疑問を抱いています。

付加製造は新しい技術ではありません。これはすでに比較的信頼性の高い技術であり、数十年前から存在しています。しかし、付加製造のメリットは否定できないにもかかわらず、さまざまな障壁や課題により、企業は依然としてこの技術を導入する最終目標を達成するのに苦労しています。

私たちは、3D プリンティングに対する考え方の変化と、企業の取り組みを妨げている原因をより深く理解するために、米国、ドイツ、日本の大手製造企業 327 社を対象に独自の調査を実施しました。調査回答者の 5 人に 4 人が、品質問題や生産効率の欠陥などの課題が自社の業務に依然として存在していると感じています。
しかし、これらの課題は現実に基づいているのでしょうか?あるいは、次のような 3D プリントに関する一般的な誤解に基づいています。
1. 企業は付加製造と従来の製造のどちらかを選択する必要があり、付加製造は複雑な部品やプロセスにのみ有効です。
2. 付加製造を生産ワークフローに効果的に統合するには、従来の方法に固執するよりも多くの技術が必要です。
3. デジタル化された分散型製造ワークフローでは、3D プリント部品の一貫した品質を確保し、データを安全に保つことは不可能です。

これらの問題を完全に解決する時が来ました。

付加製造技術と従来の製造技術は補完的である<br /> 専門知識の不足、設備コストの増加への懸念、複雑さの認識、材料の使用、変化に対する一般的な抵抗など、さまざまな理由から、付加製造を業務に統合することに慎重な企業もあります。しかし、ほとんどの場合、付加製造と従来の製造を組み合わせることで、効率を高めてコストを削減できるだけでなく、ある程度の関連知識があれば簡単に実現できます。

付加製造は、複雑な部品やプロセスを簡素化できる点で、従来の製造方法に比べて優れています。「一部のお客様は、複雑な部品に対する AM の使用事例に魅力を感じていました。技術的な複雑さを考慮し、信頼性の高いサプライチェーンの維持など、特定の問題に対する実行可能なソリューションとして AM を見出したのです」と、Materialise Mindware のイノベーションマネージャーである Mathieu Cornelis 氏は述べています。「現在、よりシンプルな部品に AM を使用することで、より重要な経済的メリットももたらされることに気付くお客様がますます増えています。」

この再設計された吸盤固定具のような生産への小さな変更は、大きなプラスの影響を与える可能性があります。

見落とされがちな小型部品は、寿命が短く、最小注文数量が必要で、リードタイムが長いため、3D プリントからより多くのメリットを得ることができます。一例として、GE Aviation は有名な燃料ノズルを一体型で 3D プリントし、従来の方法で製造された部品よりも 63% 軽量化した部品を生産しました。

もう 1 つの例として、Signify (当時は Philips Lighting として知られていました) がランプホルダーブラケットと吸盤器具を再設計したところ、数年間にわたって故障することなく動作し続け、年間約 89,000 ユーロのコスト削減を達成しました。

付加製造とハイブリッド生産モデルは、航空業界など、スペアパーツを迅速に入手する必要がある業界にも最適です。たとえば、当社は EASA 認定の設計組織である Expleo と協力し、ボーイング 737 の欠陥のある航空機パネルを修理および補強する 3D プリント修理キットを開発しました。

Expleo と緊密に連携して設計ファイルを最適化することで、より便利な修理オプションとして、当社の認定 3D プリントセンターの 1 つで部品を製造することができます。
さらに、付加製造とハイブリッド生産モデルによって生み出される真の価値は、業界全体を変革する可能性があります。眼鏡業界と補聴器業界は、その変革能力を示す好例です。

フォナックは、通常は非常に労働集約的なプロセスをデジタル化するために、3D プリントとカスタムソフトウェアを使用しています。わずか 5 年足らずで、業界は、パーソナライズされた 3D プリントハウジングと従来の電子インサートを組み合わせたデジタルアプローチに移行しました。

対照的に、アイウェアブランドはカスタム 3D プリントフレームを製造し、従来製造されたフレームと並んで配置される 3D カスタムメガネを設計しています。一部のブランドは、経費を削減し、納期を短縮し、製品の性能を向上させるためにバイオベースの素材を使用し、「ファストで持続可能なファッション」を一般の人々に提供しています。

これらの例は、付加製造と従来の製造を併用することで達成できる強力な効果を示しています。適切な専門知識を正しく適用すれば、ハイブリッド生産モデルは、従来のワークフローのみを使用したり、3D プリント工場全体を設置したりするよりも効果的になります。このモデルでは、付加製造を利用して、企業が急速な成長を遂げたり、組織内の再編を支援したりします。

3Dプリントソフトウェアのイノベーションを活用して、積層造形を生産に簡単に統合できます。

付加製造を生産に統合することは、複雑である必要はありません。プロセスの革新（ツールの再設計、作業手順の統合、または積層造形の実行方法の小さな変更）は技術的なものではなく、迅速な投資回収（ROI）をもたらします。ハイブリッド製造モデルにより、企業は組立ラインの一貫性を維持しながらツールや製品を調整する柔軟性が得られます。これにより、生産ワークフローのコスト、中断、リスクが軽減されます。

△例えば、この治具は最終部品の品質を向上させるために最適化された生産ツールです。ボルボの場合、私たちは共同で接着治具を開発しました。この治具は64%軽量で、2週間以内に納品でき、コストは従来の治具のほぼ半分です。

方法論/AM 戦略に従い、ビジネスドライバーを定義すると、AM の可能性を最大限に引き出すことができます。したがって、企業は、社内に専門知識と設備があるか、完全に外部委託するか、あるいは積層造形で数十年の経験を持つサプライヤーと協力するかを検討する必要があります。

付加製造の検討の初期段階にある場合でも、組織内で既に実験を開始している場合でも、付加製造の生産を最適化して拡張する準備ができている場合でも、Mindware のコンサルタントがお客様と協力して、お客様の特定のニーズと目標に合わせたモジュールプログラムを構築できます。
企業が統合プロセスをスピードアップするもう一つの方法は、専用の 3D 印刷ソフトウェアを使用することです。ソフトウェアは AM 生産のあらゆる段階をサポートしており、ソフトウェアがなければ持続的な生産はほぼ不可能になります。当社が自社開発したソフトウェアは、数十年にわたるソフトウェア開発の経験により、業界の最前線に留まっています。これは当社の付加製造製品の原動力となるため、毎日テストされています。さらに、さまざまな業界の多くの企業が、積層造形ワークフローをシームレスに自動化するために当社のソリューションを活用しています。

一貫した品質で繰り返し効率的に 3D プリント生産を実現するには、すべてのプロセスを最適化して追跡する必要があることがわかりましたが、これは積層造形ソフトウェアを使用すると容易になります。
—Bart Van der Schueren、マテリアライズ社 CTO 兼エグゼクティブバイスプレジデント

Materialise CO-Additive Manufacturing ソフトウェアプラットフォームなどのプラットフォームは、AM ワークフローのあらゆる側面を完全に可視化し、制御できるようにすることで、ハイブリッド製造モデルを組み込むプロセスをさらに簡素化します。イノベーションと 3D プリンティングを組み合わせることで、付加製造と従来の製造を同時に工場の生産ラインに統合することが非常に簡単になります。

△CO-Additive Manufacturingはワークフローを1つのプラットフォーム上で簡素化し接続します
積層造形とインテリジェント分散製造における品質管理は複雑である必要はありません

最近、体系的なショックにより、従来の集中型生産モデルの脆弱性が明らかになりました。企業は、環境、社会、地政学的リスクを軽減する完全に接続されたサプライチェーンを実現するために、デジタル化された分散型製造へと徐々に移行する必要があります。たとえば、CNC 業界のサプライチェーンが停止したとき、3D プリントを使用して配送時間を短縮することで配送リスクが軽減され、189,000 ユーロの潜在的な損失を防ぐことができました。

その間、製造企業はハイブリッド生産モデルを活用して徐々に移行し、適切なタイミングでワークフローに付加製造を実装することができます。実際、専門的な付加製造パートナーと連携してデジタルサプライチェーンをすでに活用している業界には、次のようなものがあります。

1. 航空機整備・修理（MRO）
2. 石油・ガス部品製造
3. 自動車産業における生産アウトソーシングと知的財産開発
4. 消費財の大量パーソナライゼーション
5. 医療分野における患者固有のコンポーネント

上記のような要求の厳しい業界では、一貫性が高く、高品質の最終製品が求められます。 eVTOL スタートアップ企業の LIFT は、当社の認定を受けた付加製造プロセスと材料を使用して、HEXA 航空機用の飛行可能な部品を 100 個以上製造し、13 か月未満で航空機の離陸を可能にしました。

LIFT チームは誰でも操縦できる航空機の設計に尽力しました。同社は、安全機能の重要な部分であるENDYブラケットなどのコンポーネントを積層造形法で作成し、重量を約40%削減しました。

サプライチェーンの将来性を確保し、持続可能な品質を確保するために、多くの企業が分散型製造に目を向けています。ただし、この運用環境を正常に実行するために非常に重要なものが 1 つあります。それはデータです。企業が自社の設計データが安全に保たれていると確信した場合にのみ、マルチサイトスマート製造を実際に適用し始めることができます。

安全なデジタル製造プラットフォームを使用して、適切な人が適切なデータにアクセスできるようにします。 Identify3D のおかげで、CO-Additive Manufacturing はプラットフォーム内のすべてのデータを暗号化し、ユーザーは社内施設と分散製造ネットワークの両方で安全に印刷できるようになります。

安全な分散製造により、企業は 3D 印刷プロセスに対する制御と可視性を高め、複数の生産拠点間で効率、信頼性、再現性を高め、グローバルサプライチェーンにメリットをもたらします。

3D プリント部品の生産を数千または数百万に拡大することを計画しているメーカーは、独自の印刷プロセスを最適化し、適応させる必要があります。

付加製造に追いつく：ゆっくりとした革命
3D プリンティングと従来の製造業の間の障壁は消えつつあります。付加製造は現在、デジタル化、人工知能 (AI)、ロボット工学に次ぐ、製造業界における成長トレンドとみなされています。回答者の 94% が、今後 12 か月以内に積層造形の使用を増やす予定です。適切な専門知識があれば、付加製造を既存の生産プロセスに統合することに関する一般的な誤解を払拭できます。簡単な AM 導入評価でも大きな効果が得られ、軌道に戻ることができます。ゆっくりとした革命が加速している。ハイブリッド生産モデルを採用することは、計画どおりに進めるための 1 つの方法です。