Merit3Dは、3Dプリントを使用して製造された100万個のプラスチック部品で、これまでで最大の注文を納品しました。

はじめに: 3D プリントは大量生産の場合、射出成形よりも安くはないかもしれませんが、コスト削減は付加価値のあるイノベーションによって実現されます。

2023年5月23日、アンタークティックベアは、アメリカの3DプリントサービスプロバイダーであるMerit3Dが、顧客であるAdhesives Technologyから、これまで想像もできなかった100万個の部品の注文を受けたことを知りました。数百万個の部品の場合、大量生産には射出成形が選択されるプロセスであり、3D プリントにはコスト上の利点がないためです。
△Merit3Dは毎月4万本の3Dプリント樹脂ハンガーをAdhesives Technologyに納入（出典：Merit3D）
しかし、状況は変わりつつあり、すべてはサプライチェーンの混乱から始まります。

同社はどのようにして過去最大の 3D プリント注文を獲得したのでしょうか。また、なぜ 3D プリントは射出成形よりも優れているのでしょうか。 All3DP は Merit3D の CEO である Spencer Loveless 氏に話を聞いてみました。
建設および工業関連の接着剤製品の製造会社である Adhesives 社は、カスタム設計された射出成形プラスチック部品を使用して、関連製品 2 つを接合しました。これらの小さなハンガーにはさまざまなデザインがあり、混合ノズルと対応するエポキシカートリッジが一緒に保持され、輸送中や小売店の棚で分離されないようにします。

接着剤部門では、全国に出荷する必要のある工業用接着剤を数十種類生産していましたが、この単純なプラスチック部品がなければ、出荷が一切できず、業務はほぼ停止状態に陥りました。

射出成形はプラスチック部品の大量生産のための成熟したプロセスであり、世界中で使用されていますが、近年、サプライヤーは、例えば疫病、地震、禁輸などにより、不安定な状況に陥ることがよくあります。射出成形事業を米国に戻すには、時間と費用がかかります。 Adheasives 社のハンガーの 1 つのバージョンを作るには、多数のキャビティを持つ金型が必要であり、作り直すには数十万ドルの費用がかかる可能性があります。金型が複雑になるほど、金型のコストが高くなります。

「アドヒーシブズの担当者がソーシャルメディアに私たちが投稿した記事を見て、助けられるかどうか尋ねてきた」とラブレス氏は語った。

当初のアイデアは、顧客が射出成形を生産に引き続き使用できるようになるまでの暫定的な製品または移行製品として 3D プリントを使用するというものでした。

△ Merit3Dがデザインした製品ハンガー（出典：Merit3D）
3Dプリント用の部品の再設計

もちろん、ハンガーは3Dプリントできます。 Merit 3D はハンガーをスキャンし、デジタルファイルを作成し、生産を開始しました。しかし、現在の設計では、3D プリンターが一度に十分な数のハンガーを印刷できないため、ハンガーを 3D プリントするには法外なコストがかかります。プロジェクトにはより多くのプリンターが必要となり、したがってより多くの材料と時間が必要になります。

「部品をデジタルで設計すれば、射出成形から3Dプリントに簡単に変換できるという認識がある」とラブレス氏は言う。しかし、これは通常、経済的には意味がありません。元の部品が射出成形用に設計されたのと同じように、3D プリント用に再設計することが唯一の方法でした。

ラブレス氏とエンジニアたちは、ハンガーの目的と特徴を評価し、再設計するのに2週間を費やした。数回の繰り返しを経て、彼らはより小型で、より軽量で、より見た目が美しく、より少ない材料で作られた部品を開発しました。さらに重要なのは、同社が 24 台の Photocentric Liquid Crystal Magna 樹脂 3D プリンターを所有しており、一度に 400 個のハンガーを製造できることです。 1 回の印刷には 4 時間もかかりません。その結果、コストは大幅に削減され、Adhesives は一時的な解決策を見つけました。
△フォトセントリック樹脂3Dプリンターは一度に400個の部品を収容可能（出典：Merit3D）
数か月後、Adhesives 社から注文を受けた後、Merit3D は別の設計案を提示しました。以前は異なるハンガーが付いていた 2 つの製品に使用できるため、これをユニバーサルハンガーと呼んでいます。これにより、接着剤が成形、輸送、保管、適用しなければならない別のハンガーと、それに付随する射出成形金型が不要になります。

「ユニバーサルハンガーを発売すると、突然、Adhesive 社は Merit3D の注文を拡大しました」と Loveless 氏は語ります。

3D プリントされたハンガーは射出成形されたものよりも高価ですが、Adhesives 社のセールスポイントは継続的な革新と改善による付加価値です。

「50万個になったら、さらに改良する予定です」とラブレス氏は語った。今回、Merit3D は、複数の部品を 1 つの 3D プリント部品に結合する機能という、3D プリントの別の特性を活用する予定です。「現在、ミキシングノズル、ハンガー、キャップの3つの別々の射出成形部品がありますが、これらすべてを1つの部品に組み合わせることができるかどうかを検討する予定です。」

この革新により、Adhesives はさらに多くの SKU を節約できるようになります。

100万はほんの始まりに過ぎないのでしょうか？

現在、Merit3D は、10 台の Photocentric プリンターで製造された部品を毎週 40,000 個、Adhesives Technology に納品しています。 Merit3D は現在も Photocentric およびその原材料サプライヤーと協力して、新しい 3D プリント樹脂の性能とコストの最適な組み合わせを見つけようとしています。これにより、現在と同じかそれ以上の機械的特性を持つさらに薄いハンガーなど、さらなる革新が可能になります。

3D プリントは試作の世界に革命をもたらしましたが、大量生産においては射出成形と競合する材料の戦いが繰り広げられています。「当社はABS、ポリプロピレン、ナイロン、ポリカーボネートといった従来の汎用プラスチックと競争している」とラブレス氏は語った。

3D プリントに使用される感光性樹脂はバット重合樹脂と呼ばれ、通常は独自のものです。新しいエンジニアリンググレードの 3D プリント樹脂が定期的に市場に登場していますが、現時点では選択肢はそれほど多くありません。

「フォトセントリックの目標は、工業化され、拡張可能で、手頃な価格の付加製造ソリューションを促進することです」と、同社のセールスディレクター、サリー・ティッピング氏は語った。「積層造形と射出成形の間にはまだコストの差がありますが、私たちの目標は材料コストの削減です。」Photocentric はオープンな材料プラットフォームであり、ユーザーは材料メーカーと協力してカスタム樹脂を開発できます。

△ 英国フォトセントリック社の3Dプリンターファーム（出典：フォトセントリック）
積層造形の転換点

長期的には、Adhesives Technology は Merit3D のこれらの部品の革新を取り入れて、射出成形に戻ることができるでしょうか?多分。しかし、経済界や立法府は、アメリカ企業に対し、新技術への投資、製造業の国内回帰、そして「Made in the USA」への回帰を積極的に奨励している。

Merit3D は州の国内回帰助成金を利用して機器とロボットを購入し、接着剤技術プロジェクトのコストを削減しました。

「私たちは米国やユタ州とともに、製造業を復活させる新たな方法を見つける最前線に立っています」とラブレス氏は語った。「これは素晴らしい例です。おそらく、3D プリントの歴史上最大の部品注文です。」

Adhesives Technology と Merit3D のプロジェクトが、射出成形に対抗する付加製造の開発における重要なステップであることは間違いありません。

「未来は予測不可能だ」とラブレス氏は指摘した。「彼らの金型やその他の状況にもよりますが、私たちの目標は、製品に十分な価値を付加して、彼らが『もう射出成形金型には戻らない』と言えるようにすることです。」

Merit3Dは、3Dプリントを使用して製造された100万個のプラスチック部品で、これまでで最大の注文を納品しました。

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