ダッソー、積層造形産業化の「ラストマイル」を推進する3DEXPERIENCE仮想プラットフォームを発表

2022 年 8 月 2 日、Antarctic Bear は、ダッソー・システムズのエグゼクティブバイスプレジデントであるオリビエ・リベット氏が、デジタル産業ワークフローの持続可能性と効率性における積層造形の役割について議論し、リリースされた 3DEXPERIENCE 積層造形仮想プラットフォームの機能について詳しく説明していることを知りました。

付加製造技術がバリューチェーン全体に柔軟性をもたらすことは間違いありません。ダッソー・システムズが発表した 3DEXPERIENCE 積層造形プラットフォームにより、エンジニアは、空間割り当て、負荷、制約、製造プロセスに基づいて高度に最適化された部品を設計およびシミュレーションできるほか、複数の材料要件 (ポリマー、金属、エンジニアリング材料) や、これらの最適化された部品を製造するための専用 3D プリンターも考慮に入れることができます。航空宇宙企業は、製品開発プロセス全体を通じて企業全体のチームの連携能力を高めることで、付加製造が提供できる価値を最大限に実現できます。最近英国で開催されたFIA2022ショーでは、航空宇宙産業が最近のサプライチェーンの課題から回復しつつあり、持続可能な生産に対する緊急のニーズが高まっていることを示しました。多くの企業がこれを機会に、製造ワークフローを徹底的に見直しています。
ダッソー・システムズのヨーロッパ、中東、アフリカ担当エグゼクティブ・バイスプレジデント、オリビエ・リベット氏は次のように語っています。「中国、日本、韓国、ドイツ、スペインでは、政府が生産モデルの見直しを始めており、生産プロセスや方法に変更を加えています。規制モデルも変化し、積層造形が工業生産の需要となるでしょう。そのため、私たちはプロセスレベルで積層造形技術を最適化し、何を作るかとどのように作るかがつながっているようにしています。テクノロジー企業として、私たちは積層造形が今日どのように使用されるかだけでなく、1年後、2年後、5年後、さらには10年後も考えなければなりません。業界の発展の仕方を見ると、私たちは69のサブセクターに分かれた11の業界にサービスを提供しているという点でユニークな立場にあります。私たちは航空宇宙産業や輸送産業の積層造形のニーズについて考えるのではなく、69の市場セグメントに積層造形サービスを提供しています。」

持続可能性が変化を推進する<br /> これを念頭に置いて、持続可能性は製造業界全体の中核的な価値となっています。積層造形は、その性質上、より持続可能になる可能性があります。層ごとに製造するため、従来の成形法や減算法よりも大幅に少ない材料しか使用しません。最後に、積層造形はどこでも生産できるように設定できます。これにより、サプライチェーンが簡素化され、コストが削減され、輸送による排出量が削減されて環境への影響が軽減されます。
リベット氏は、このアプローチはさまざまな分野の企業のニーズに対応できる可能性があると指摘した。実際、ダッソー・システムズが積層造形に最初に投資した企業の 1 つは、積層造形を使用して脳動脈瘤の正確なモデルを再現した医療機器および材料会社である Biomodex でした。脳外科医は、実際の手術を行う前に、3D モデルを使用して動脈瘤の手術手順を練習します。
リベット氏は次のように説明しています。「これは当社の積層造形戦略の完璧な例です。まず、複数のデバイスからデータを取得して仮想 3D モデルを作成します。モデルは、ミリメートルレベルではなく、ナノレベルでさえなく、ほぼ分子レベルで完全に正確に再構築されます。3DEXPERIENCE は、このアプローチを複数のリンクに渡って採用しています。非常に正確な 3D 再構築から始まり、次にハードウェアとデバイスを理想的に相互作用させる方法を検討し、これらすべてが製造ワークフローに適切に統合されるようにします。これが、ダッソーシステムズが工業製造分野の多くの重要な顧客を扱う方法です。彼らは当社のテクノロジーを使用して、機械を開発し、3D 印刷用の粉末、液体、またはプラスチックを開発しています。材料の物理的、機能的、および機械的特性を極めて正確に制御できない場合、非常に正確な 3D モデルは期待できません。」論理的な動作でなければ、仮想表現と最終部品の間には常に違いが生じます。3D プリントでは、同じマシンと同じ材料を使用できますが、部品の形状や温度が異なるため、動作が異なります。したがって、材料の正確な動作を理解することが非常に重要になります。これらすべてを念頭に置いて、GE、ロールスロイス、エアバス、ボーイング、サフランなどの航空宇宙業界のリーダーは、ダッソー・システムズと緊密に連携して、製造レベルで新しいプロセスと新しい方法を定義しつつあります。飛行をより持続可能なものにするための大きな変革が起こっています。彼らはこれを、過去 15 ～ 20 年間に実装してきた産業プロセスの一部を完全に再考する方法と見ています。彼らは、減算的な方法は高価で、苦痛で、持続不可能であるため、ますます多くの付加製造方法を取り入れ始めています。」
多くの企業が、生産性の向上、効率性の改善、コスト削減の手段として積層造形を検討してきましたが、現在では、主要な持続可能性の課題の一環として積層造形を導入しようとしており、自社の生産方法が従来よりも環境に優しいことを証明する必要があります。

付加製造が製造開発の最後の一歩を推進します<br /> Dassault Systèmes は、部品を作成し、世界をリードするデジタル製造業者と連携するためのシームレスな方法として、3DEXPERIENCE Marketplace を作成しました。企業はこれを活用して、プロジェクトや部品の仕様に基づいて最適なパートナーを特定します。これには、認証に不可欠な部品の開発と製造のトレーサビリティの維持が含まれます。企業は、コラボレーション、幾何学的コンプライアンス、業界標準を活用することで、コラボレーションプロセスを合理化できます。しかし、現在、より多くの生産ラインを社内に持ち込みたいと考えている企業にとって、これは必ずしも十分ではありません。これらの企業は、急速に変化する要件に合わせてワークフローを迅速に適応させる必要があります。
これは重要な継続的な変更であり、現在 3DEXPERIENCE および Dassault Systèmes の関連クラウド製品スイートに反映されています。 CATIA ソフトウェアは、製品の設計方法を確認し、形状、部品寸法、バッチサイズに基づいて、どの付加プロセスで製品を製造できるかを示します。プロセス全体を再定義することで、生産性を大幅に向上できます。 3DEXPERIENCE は、製造とエンジニアリング間のフィードバックループを最適化します。このアプローチにより、エアバスなどの企業はこれまでにないレベルで生産性を向上させることができます。リベット氏は、サフラン、ルノー、ジャガー・ランドローバーなどの顧客は、さらに進んでフィールドサービス部門に参入する必要があるかもしれないと指摘した。

リベット氏は次のように語ります。「当社とのお付き合いが 1 年半ちょっとのお客様の中には、もはや製品を販売していない方もいます。彼らは製品の使用時間を販売しており、これは航空宇宙・防衛や自動車から産業機器へと急速に移行しています。大規模な工場で自動化された生産ラインを構築する分野で活躍しているドイツのお客様がいますが、生産ラインの変革に時間がかかりすぎるため当社に相談に来ました。そこで、モジュール構造に切り替えました。部品表と生産ラインの仮想ツインを作成しましたが、すべての側面をプログラムすることはできないことに気付きました。その後、一部のカスタマイズされたモジュールはオンデマンドで製造し、積層造形によって駆動する必要があることに気付きました。」
これがダッソー・システムズが製造業の未来として思い描いているものです。顧客の所在地でのラストマイルの付加製造主導の生産ラインのカスタマイズです。新しい生産ラインが納品されると、顧客は物理的な資産、技術文書、および積層造形プロセスを使用して個々のモジュールを作成できるシステムツインを含むデジタルツインを受け取ります。
DELMIAは、企業がバーチャルツインエクスペリエンスを通じてこれらの目標を達成することを可能にします。
3DEXPERIENCE には、このような状況を実現するために開発された 3 つのコアテクノロジーが含まれています。 DELMIA は、製造プロセスの自動化、ワークフロー、変換に使用されます。 ENOVIA は PLM のバックボーンであり、部品表、構造、コストの管理に使用されます。 CATIA Magic は、これらすべてを 1 つまたは複数のシステムとして調整するモデルベースのシステムエンジニアリングプラットフォームです。これは、「要件、機能、ロジック、物理」を表す RFLP に基づいています。これら 4 つの要素は、システムの任意の部分を説明するために使用されます。
「モデルができたら、いつでも仮想的に実行できます」とリベット氏は言う。「変更を加えて、どのように見えるかを確認できます。さらに素晴らしいのは、ロボット、コンベアベルト、3D プリンターなどの製造プロセスもシミュレートできることです。アイテムをドラッグアンドドロップするだけで、生産ラインの出力、速度、エネルギー消費を確認できます。」
付加製造の産業化<br /> ほんの数年前までは、ダッソー・システムズのような企業は顧客に AM の採用を促さなければなりませんでしたが、現在では市場の牽引力がはるかに大きくなっており、航空宇宙産業が最終部品の需要を牽引し、すべてのセグメントが AM 用のツールのニーズを検討しており、医療機器が最前線にあると Ribet 氏は指摘しています。この傾向は、製品の機密性だけでなく製造プロセス全体の機密性も保持する必要がある重要な部品の製造に携わる企業ではさらに顕著です。
「唯一の方法は、パートナーや外部企業に、必要なのは概要の説明だけであり、それを微調整して貴重な社内知識を生み出すことだ」とリベット氏は語ります。「これらの企業は、3DEXPERIENCE プラットフォームを業務の中核に使用しています。彼らが当社のソフトウェアで何をしているのか、詳細に把握しているわけではありませんが、彼らが当社に求める要件は非常に技術的なものであることは確かです。」
Ribet 氏は、開発プロセスの早い段階での物理的検証のための機能プロトタイピングが、ラストマイルのツールのカスタマイズ、アフターマーケットのサポートと修理とともに、積層造形にとって重要な短期的な機会であると指摘しています。今日、多くの産業プロセスは新しい規制に合わせて変更する必要があるため、金型は重要です。航空宇宙からエネルギー生産まで、再起動の必要性は普遍的です。リベット氏は、FIA2022で6人乗りeVTOLモデルを展示した英国の新興企業、バーティカル・エアロスペースの例を挙げた。彼らは2年前に白紙の状態からダッソー社と協力し始め、2年も経たないうちに飛行認証を受ける予定のモデルを完成させた。同社はまた、日本航空、アメリカン航空、アバロン航空、ボーイングから40億ユーロ近い巨額の注文を受けた。 2 年間で、多くの製造プロセスと材料科学を習得する必要がありましたが、3DEXPERIENCE プラットフォームが提供するようなモデリングやシミュレーションのアプローチがなければ、それは不可能だったと彼らは言います。彼らはこれを使って多くの仮想テストを行いましたが、いくつかの特定のバリエーションや構成もテストしたかったので、そのために 3D プリントを使いたいと考えていました。

もう一つの重要な分野は原子力発電です。現在、フランスの原子力発電所（ヨーロッパ最大の原子力エネルギー源）のほぼ半数が閉鎖されている。これは、工学的観点から見ると、これらの発電所は 60 年代に構想され、70 年代後半または 80 年代に稼働を開始したためである。閉鎖するべきか、それとも改装するべきか？「交換部品の多くはもう存在しないか、原子力安全当局の認定も受けていません」とリベット氏は言う。「中には、誰も作れない何千もの備品を交換する必要があるものもあります。何十億ユーロもする戦略的な製品の重要な部品がもう作れなくなった場合、積層造形以外に選択肢はありません。もう生産されず、リバースエンジニアリングと印刷が必要な単純な部品の市場は大きく、それがまさに私たち（ダッソー・システムズ）がディオタを買収した理由です。」
それまでは、付加製造には克服すべきいくつかの限界がまだあるとリベット氏は指摘した。その一つはスピードと生産性ですが、ダッソーはこれらを克服できると確信しています。さらに、より差し迫った問題は、印刷物の追跡可能性をどのように確保するかだ、とリベット氏は付け加えた。これは、重要かつ規制の厳しい分野では重要です。従来の製造業では、セキュリティを物理的に実装するだけで済むので簡単ですが、デジタルワークフローでは、ハッカーが印刷プロセスの動作を改ざんしていないことをどうやって確認するのでしょうか。機械から出てくるものがまさにその通りのものであることをどうやって確認するのですか?特に AM 部品に特有の複雑な格子構造の場合、破損が出てくるのを見ただけでは、破損しているかどうかを知る方法はありません。積層造形が最終部品の生産に向かうにつれ、サイバーセキュリティは大きな話題となるでしょう。

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