2024年の付加製造：統合、拡大、スマートファクトリー、業界リーダーが将来の方向性を議論

この投稿はCoco Bearによって2023-12-26 21:24に最後に編集されました。

2023年12月、外国メディアは複数の付加製造業界のオペレーター、リーダー、パイオニアにインタビューを行い、2024年に付加製造が直面する機会について詳しく説明し、技術統合から新素材、スマートファクトリーまでいくつかの重要な分野を特定しました。 AI が積層造形の発展に大きな役割を果たすことには多くの人が同意しています。ChatGPT が特定した、新年も続くと思われる積層造形の主要なトレンドは次のとおりです。また、AI だけでは一般的な観察しかできないことも明らかです。まだ AI が人間の専門家による分析に取って代わることはできません。

Chat GPT が、2024 年まで積層造形業界で継続する可能性が高いと考えるトレンドは次のとおりです。

●採用の増加：付加製造は着実に成長しており、航空宇宙、ヘルスケア、自動車、消費財などのさまざまな分野での採用が今後も増加し続けると予想されます。

●材料の進歩: 研究者や企業は、3D プリント用の新しい材料を継続的に開発しており、これにより用途の範囲が広がり、印刷されたオブジェクトの品質が向上します。

●より大きく、より高速なプリンター: 技術の進歩に伴い、3D プリンターはより大きく、より高速で、より効率的になり、より大きく、より複雑な部品をより短時間で製造できるようになります。

●持続可能性: 製造業界では持続可能性への関心が高まっており、積層造形業界では環境に優しい材料やプロセスにますます注目するようになるでしょう。これには、リサイクル材料やバイオベースの材料の開発も含まれます。

●カスタマイズとパーソナライゼーション: 3D プリントの利点の 1 つは、カスタマイズおよびパーソナライズされた製品を作成できることです。 2024 年までに、より幅広い業界がこの機能を活用して個々の顧客のニーズを満たすようになるでしょう。

●規制の変更: 政府や規制当局は、特に安全性と品質が重要な医療や航空宇宙などの分野で、付加製造に関する新しい規制や基準を導入する可能性があります。

●他のテクノロジーとの統合: 積層造形は、設計、監視、サプライチェーン管理を改善するために、人工知能、拡張現実、ブロックチェーンなどの他の新興テクノロジーと統合し続ける可能性があります。

生産への道を歩むスマート工場<br /> AM 業界の関係者は、AM の将来についてより詳細な評価を提供できます。ほとんどの見通しは、付加製造の採用が増えるにつれて工場現場がどのように変化するかに焦点を当てています。 Xometry は、AI が製造業の近代化の鍵であり、製造業の CEO たちは、今後 1 ～ 2 年で AI が自社で重要な役割を果たすだろうと述べている。すでに AI を導入している CEO のうち、70% 以上がサプライチェーン管理、品質管理、調達などの主要分野で大きな ROI を実現しています。

●しかし、AIの有無にかかわらず、すべては工場の現場から始まります。「製造業の核心は工場現場であり、ここでは消費者向け製品に命を吹き込むための複雑なプロセスが展開されます。先進技術の導入により、この分野でのイノベーションの必要性が浮き彫りになりました」と、マークフォージドの戦略アプリケーションエンジニアリング担当シニアマネージャー、トリップ・バード氏は語ります。「消費者の需要が高まり、サプライチェーンの混乱が続く中、工場現場は高まる需要を満たすだけでなく、頻繁な混乱に伴う課題にも対処できるソリューションの中心地です。」

△Makrforged 3Dプリンター

「統合されたハードウェアとソフトウェアは、工場現場の回復力を高める上で重要な役割を果たします。メーカーや OEM がオンデマンドで精密部品を製造し、従来の製造方法への依存を減らすことができるようにすることで、これらの最先端のソリューションは、サプライチェーン全体における遅延や課題に対処するための重要なツールとなります。工場現場でこれらの革新的なアプローチを統合することは、今日の急速に変化する産業環境で求められる生産効率と適応性を確保する上で非常に重要です。」

△ジェフリー・A・グレイブス博士が3D Systemsの新社長兼CEOに就任

3D Systems の CEO である Jeffrey A Graves 氏は、「付加製造のイノベーションを加速する能力は、消費財分野で重要な役割を果たすだろう」という意見に同意しています。「参入障壁が下がるにつれて、生産技術としての積層造形の採用が加速し続けています」と彼は述べています。「これは、かつて積層造形が試作を可能にし、製品開発時間を短縮できると考えられていた耐久消費財業界でますます顕著になっています。2024年に向けて、多くの消費者製品メーカーが、特にエレクトロニクス業界で、多くの用途の生産ワークフローに積層造形を統合し続けると予想しています。消費者は、コミュニケーションや私生活の管理に役立つ最新のテクノロジーを常に求めています。積層造形には、企業のイノベーションのペースを加速させる力があり、製品開発時間を短縮するだけでなく、消費者に前例のない機能を提供する製品の開発を促進します。」

グレイブス氏は、業界全体において、製造アプリケーションへの付加製造の統合が、サプライチェーンの混乱の緩和に重要な進歩をもたらし続けると予想しています。彼は次のように結論づけています。「大手メーカーは、付加製造により現地での製造を通じてサプライチェーンをコントロールできることにますます気づき始めています。これにより、サプライヤーの数を減らし、地域間で部品を輸送するための高価な物流業者の必要性をなくすことで、コスト削減につながります。また、メーカーの二酸化炭素排出量を最小限に抑えることで、環境に良い影響を与える可能性もあります。」

●Materialise 社の CTO である Bart Van der Schueren 氏は、3D プリント生産への道筋はメーカーごとに異なると考えています。同社は、顧客のニーズに応じて、明確に定義された 2 つのパスが共存することを期待しています。高速でコスト効率の高い印刷のためにサービスビューローと連携する最初のより伝統的なモデルは、プロトタイプやその他の一回限りの部品の生産を通じて引き続き繁栄するでしょう。

△マテリアライズ最高技術責任者バート・ファン・デル・シューレン

しかし、生産における 3D プリントの使用が増加し続けると、最終用途の部品を大規模に生産するために 3D プリントの知識を社内に持ち込むメーカーが増える可能性があります。 2 番目の道は、製造業者が知識のギャップを埋めることができれば、イノベーターが付加製造向けに設計し、特定のアプリケーション向けに独自の 3D 印刷プロセスを最適化するのに役立ちます。

●Protolabs イタリアのカントリーマネージャーである Matteo Carola 氏は、2024 年に AI、5G、IoT などのテクノロジーが果たす役割の増大について詳しく説明しました。同氏は次のように説明しています。「人工知能、5G、モノのインターネット（IoT）、データ分析、クラウドコンピューティングの発展により、コスト削減、製品品質の向上、安全性と持続可能性の強化などのメリットが生まれます。2023年は3Dプリンターの導入にとって記録的な年となり、市場は人工知能がもたらす効率、スピード、アクセシビリティの恩恵を受けるでしょう。プロトタイピングは依然として3Dプリントの主な用途ですが、最終用途部品、特に金属積層造形（AM）の生産が増加しており、成熟した生産方法として発展し続けることを意味します。」

カローラ氏は次のように指摘しています。「人工知能の応用はさらに進歩し、エラーが発生する前に検出して修正できるようになり、時間を節約し、安全性を高めることが期待されています。ChatGPT などの特定のプログラムは、プロジェクトの幾何学的複雑さをプログラムするためのコーディングを必要とせず、音声コマンドによって設計プロセスを簡素化します。」

△ マイティ・ビルディングズのCEO、スコット・ゲビック氏。

しかし、AI と付加製造によって雇用が奪われるとは考えられていません。「現場や工場での作業に AI が影響を与えることはまだないでしょう」と、建設 3D プリント会社 Mighty Buildings の CEO、スコット・ゲビッケ氏は語る。「AI ツールの統合は、効率、安全性、意思決定プロセスの改善に重点を置き、現場や工場の作業員のスキルを補完することになります。」

COVID-19の発生よりずっと前から、製造業は労働力の危機の真っ只中にあった。米国労働統計局によると、パンデミックから4年が経過し、製造業の雇用市場は改善しているが、依然として60万件以上の製造業の求人が埋まるのを待っている。米国の製造業がよりハイテク化していくにつれ、CEOたちは高度なスキルを持つ人材の確保について懸念を抱き続けている。 Xometry の調査によると、CEO の半数以上 (56%) が、今日の厳しい労働市場において、有能な従業員を見つけるのに苦労していると答えています。

共有され、分散され、持続可能な経済<br /> Xometryによると、国内回帰の傾向は今後も高まり、製造業のCEOの76%が2023年までに業務の一部またはすべてを国内回帰させることに成功するだろう。

マークフォージドの社長兼CEO、シャイ・テレム氏

●マークフォージドの CEO である Shai Terem 氏は、次のように述べています。「製造業とシェアリングエコノミーの融合により、従来の生産モデルが再定義され、ピアツーピアモデルによって産業環境が再構築されます。部品の在庫を保有する施設は、他の OEM が利用できる理想的なリソースです。大量の実在庫を維持すると、何年も動かない可能性のある部品に資本が拘束されます。」

部品を共同生産ハブに変換する機能は、分散型製造の未来への道を切り開きます。これには、3D プリントとデジタルプラットフォームの統合が含まれ、部品を事前に製造して出荷し、必要になるまで保管するのではなく、必要なときに必要な場所でアップロードしてプリントできるようになります。

テレム氏は、その結果として、大量生産から、エンドツーエンドのプロセス制御による、よりパーソナライズされたオンデマンドの製造と配送への移行が起こるだろうと結論付けました。彼は、パンデミックとサプライチェーンの混乱により製造業者が長年にわたり分断を感じてきた後、シェアリングエコノミー市場における製造業の未来は、より持続可能でつながりのあるエコシステムを生み出すだろうと信じている。

●Repliqueの共同創設者兼COOのHenrike Wonneberger氏は、2024年は競争力を維持するために資本の使用を削減する年になると考えています。「企業は非効率性を分析する必要があります。これには、非効率的なプロセスを厳密に分析し、通常、部品の総コストの 20% を占める保管コストを最小限に抑えることに重点を置くことが含まれます。オンデマンド製造を備えたデジタル倉庫に進化することは、大きなチャンスになる可能性があります。これにより、大量の物理的な在庫が不要になり、企業は経済変動に迅速かつ効率的に適応できるようになります。」

△Repliqueの共同創業者兼COO、ヘンリケ・ヴォネベルガー氏

ウォンネバーガー氏はさらにこう続けた。「企業は、接続された生産ネットワークを通じて、部品が必要なときに、最小発注数量なしで生産を分散できるようになります。このアプローチにより、柔軟性とコスト効率が向上し、サプライチェーンの持続可能性も高まります。このプラットフォームの成功は、データセキュリティだけでなく、最も重要なデータの整合性を重視した業界標準を満たすかどうかにかかっています。部品がどこで生産されるかに関係なく、部品の品質が均一であることが重要な考慮事項になります。」

使用場所にできるだけ近い場所で製品を製造することには、いくつかの利点があります。まず、部品や製品の長距離輸送を回避することで持続可能性の向上のニーズを満たし、組織がサプライチェーンの不確実性を管理するのに役立ちます。リソース、専門知識、供給の都合で常に可能であるとは限りませんが、地元の施設やサプライヤーと協力することで、企業はより機敏になり、変化する顧客の需要や市場動向に迅速に対応できるようになります。
プロトラブズのマット・カロラ氏は、メーカーは自社のニーズを満たすために、集中型の施設とよりローカルな施設のネットワークの両方を含むハイブリッドなアプローチをますます採用するようになるだろうと考えています。

△プロトラブズイタリアカントリーマネージャー、マッテオカローラ氏垂直統合は、特に航空宇宙分野において、サプライチェーンの課題を克服する方法としても浮上しています。組織は、特に水素などの新興技術に関して、サプライチェーンの品質と能力レベルをより厳密に管理したいと考えています。どちらの選択肢も、企業がエネルギー源、労働倫理、リサイクルおよび廃棄物処理の基準を決定する必要があることを意味します。

これにより、製造業における持続可能な開発という話題が浮上します。多くの企業がネットゼロの未来にますます焦点を当て、産業サプライチェーン全体で温室効果ガスの排出を制限するために積極的な行動を取っています。前述のXometryの調査によると、CEOの52%は気候変動は人間の活動によって引き起こされる存在的脅威であると考えています。同社は2024年までに持続可能性を事業目標とし、事業の脱炭素化を優先するために測定・追跡ツールへの投資を増やすことが期待されている。

Mighty Buildings の CEO である Scott Gebicke 氏が、急速に成長している建築 3D プリントの分野について自身の考えを述べています。普遍的な懸念を考慮すると、異常気象の頻度が増加するにつれて、水の保全と炭素の含有が持続可能な開発に関する議論の中心となるだろうと彼は予想している。エネルギー効率は近年、議論、規制、インセンティブの焦点となってきたが、炭素（建築に使う材料）や節水の影響がより顕著になってきており、節水や持続可能な材料を促進するための金融、保険、規制上のインセンティブが急増すると予想される、と彼は言う。 2023年の主要な立法措置は先例となる。フロリダ州は中水システムに対する大規模な税額控除を導入した（法令220.199に基づく）。アリゾナ州は地下水が十分にない地域での新規建築許可に制限を課した。欧州は大企業によるより厳格な排出量報告を義務付けた。

△マテリアライズの工場作業場。

工業製造の世界に戻ると、Protolabs の Matteo Carola 氏は、組織のプロセスと製造される製品の両面において、持続可能性は製造業界にとって依然として最優先事項であると考えています。「航空宇宙、自動車、エネルギーなどの業界は、2050年までに実質ゼロ排出を達成するなど、達成すべき法的な目標があるため、製品開発の多くは脱炭素化と超高効率技術の組み合わせに重点を置いています」と同氏は述べた。「製造業の幹部450人を対象にした当社の調査では、持続可能性がイノベーションの重要な原動力であり、メーカーが新製品を開発する根本的な理由であることがわかっています。デジタル製造は、現地生産を可能にし、廃棄物を削減するため、重要な役割を果たします。」

△3D Systemsの産業ソリューション担当エグゼクティブバイスプレジデント、Reji Puthenveetil氏。

2024年に積層造形を使用する主な産業
2024 年には、よりスマートで、より分散化され、より持続可能な付加製造工場がどのようなものを生産するために使用されるのでしょうか? 3D Systems のインダストリアルソリューション担当エグゼクティブバイスプレジデントである Reji Puthenveetil 氏は、積層造形はさまざまな産業用アプリケーションの製造ワークフローを変革する能力があることを実証していると考えています。「ファウンドリや航空宇宙、石油・ガスの分野では進歩が続いています。しかし、2024年に向けて、半導体と耐久消費財の2つの業界で積層造形がますます重要な役割を果たすようになると思います。半導体リソグラフィーとウェーハ処理装置は、ますます複雑化するマイクロチップ製造の精度、速度、信頼性、生産性の要件を満たすために、革新を続ける必要があります。さらに、品質の向上、総所有コストの改善、市場投入までの時間の短縮、サプライチェーンの混乱の最小化といった継続的なニーズも残っています。」

その他の重要な動向としては、自動車業界は2024年に成長と革新に向けて準備が整っているものの、電気自動車メーカーは電気自動車に関しては減速する可能性があります。 Xometryの自動車業界調査によると、自動車業界の幹部の84%が、現在の生産スケジュールと消費者需要の弱まりにより、業界が今後1年間でバイデン政権の目標を達成することが困難になる可能性があると回答した。調査によると、自動車業界の幹部はバッテリーの革新、充電器の互換性、消費者の採用の遅れを最も懸念しているという。

プロトラブズの「2023年ロボット生産状況レポート」によると、今後5年間でロボット生産の発展に最も大きな影響を与えるのはソフトロボットと新素材だという。ロボットがより多くの物流タスクを実行できるようにするグリッパーなどのソフトロボット技術は、2022年から2027年の間に年間複合成長率35.1%を達成すると予想されており、バイオメディカル、食品、農業に利益をもたらします。新しい材料や技術を使用するには、テストと完成までに何度も繰り返す必要があるため、デジタル製造は開発サイクルを加速する上で重要な要素となります。プロトラブズのマッテオ・カローラ氏は、 4Dプリンティングと呼ばれるプロセスであるモデリングシステム用の新素材のブームを予測している。熱、光、湿度、電流、圧力などの外部要素に反応する反応性材料を使用することで、4D プリントされたオブジェクトは形状や特性を変えることができます。たとえば航空宇宙業界では、4D プリントされたドローンの翼は刺激に応じて最大 20 度曲がることができ、効率が大幅に向上します。医療技術の分野では、4D プリントされたインプラントは時間の経過とともに患者の体に適応することができます。スマートファブリックは、湿度と、温度変動に応じて膨張または収縮する油圧システムコンポーネントに基づいて通気性を調整できます。

短期的には、マテリアライズのCTOであるバート・ファン・デル・シューレン氏は、ミッドレンジのプリンター技術の台頭により、来年には新たな顧客層が獲得できると予想している。従来、マシンは趣味用または産業用のいずれかのカテゴリに分類されてきましたが、その中間のさまざまなアプリケーションで優れた性能を発揮するように調整できるミッドレンジのプリンターは、自動車産業のツールや固定具などの部品の 3D プリントに新たな扉を開く可能性があります。

2024 年を見据えて、Replique の Henrike Wonneberger 氏は、付加製造業界が成長し成熟すると予測しています。企業の 3D プリントの重要性に対する認識が高まるにつれ、初期設計段階から 3D プリントを中小規模のシリーズの主な生産方法としてシームレスに統合する時期が来ています。同氏はさらに次のように付け加えた。「既存のサービスプロバイダーの間では、市場統合の傾向が明確に見られます。集中型プラットフォームは、企業にさまざまなサービスのための統一されたインターフェースを提供し、業界の断片化の課題に対処する上で重要な役割を果たすことが期待されています。分散化に向けたこの動きは、拡張性のためだけでなく、より協力的で透明性が高く効率的なサプライチェーンを構築するためのものでもあります。」

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