なぜますます多くの企業がツール治具の製造に 3D プリントを採用しているのでしょうか?レイズ3D

治具とは、ワークピースを保持および支持しながら、特定の操作を実行するために切削工具または機械加工工具をガイドするツールです。最も一般的なタイプの治具は、ドリルビットを目的の位置にガイドします。固定具はクランプとも呼ばれます。広義では、あらゆるプロセスでワークピースを迅速かつ便利かつ安全に取り付けるために使用されるあらゆるデバイスを固定具と呼ぶことができます。溶接治具、検査治具、組立治具、工作機械治具など。工具や治具を製造するプロセスは数多くありますが、その中で最もよく知られているのが CNC 技術です。しかし、3D プリント技術が成熟し発展するにつれて、多くのメーカーも 3D プリンターを使用して備品をカスタマイズし始めています。

CNC アウトソーシングと比較して、なぜますます多くの企業がツール治具の作成に 3D プリントを使用する選択をするのでしょうか?
——コスト削減、迅速化、機敏化を実現

Elite Aerospace は SpaceX の重要なサプライヤーの 1 社として、SpaceX の航空宇宙コンポーネントの一部の改修を担当しています。回収後に迅速に繰り返し打ち上げを行うスペースXのビジネスモデルにどう応えるかが、同社の最重要課題となっている。打ち上げられるロケットはそれぞれ反復があり、実際に損傷するロケットの部品も異なるため、事前に予測することはできません。そのため、Elite Aerospace にとって、SpaceX の Falcon ロケット改修ミッションを遂行する上で、固定具をいかに迅速にカスタマイズして開発するかが最大の課題の 1 つとなっています。

SpaceX 開発者の勧めにより、Elite Aerospace は 3D プリンターを使用して固定具を製造し始めました。 3D プリント技術を使用することで、SpaceX の納期要件を満たしただけでなく、プロジェクト全体で数百万ドルを節約できました。

SpaceXがElite Aerospaceにロケット設備の改修用に推奨した装置は、Raise3D社製のPro2 Plusプリンターです。驚くべきことに、SpaceXが推奨したこの3Dプリンターは、実は100%国産のテクノロジー企業によって製造されています。

Raise3D は創業当初は海外でも販売されていたため、業界では Raise3D が HP や Apple のようにガレージで生まれたシリコンバレーのスタートアップ企業であると誤解されていた時期もありました。実際、Raise3Dは国内のハードテック海外企業です。2015年に米国のクラウドファンディングサイトKickstarterで最初の製品を発売した後、米国カリフォルニア州に支社を設立し、企業市場向けに2,500ドルから20,000ドルの価格帯のプロ仕様3Dプリンター機器を正式に販売することを選択しました。その大型さと高精度さから、海の向こうの製造業各社に支持され、ボーイング、スペースX、ロッキード・マーティンなどの企業に3Dプリント機器を供給するサプライヤーとなっている。国内企業としては、米国市場では珍しいことです。

△ヒル空軍基地の兵士はRaise3Dプリンターを使用している

製造企業向けの 3D プリントデバイスとして、プロトタイピングとツール作成は、Pro2 シリーズのユーザーが最もよく使用する 2 つのアプリケーションシナリオです。印刷タスクとツール作成の生産ラインのニーズの約 15% がこれらに関連しています。 Raise3DのPro2シリーズは、FDM/FFF 3Dプリント技術をベースにした3Dプリンターです。FDM/FFF熱溶解積層法は、従来の射出成形に似ています。さまざまな熱可塑性材料（PLA、ABS、ナイロンなど）を加熱して溶かし、層ごとに積み重ねる生産技術です。この技術の特徴は、多目的に使用でき、融点が300°C以内のさまざまな材料に対応していることです。

複数の材料を選択することにより、さまざまな産業顧客のニーズを満たすことができます。いずれもトップクラスの産業顧客ですが、各企業の材料使用の好みは、業界や使用シナリオによって異なります。たとえば、テスラは PETG 材料を好んで使用しています。一般的な印刷に使用される PLA や ABS 材料と比較して、PETG は印刷が簡単なだけでなく、一定の靭性も備えています。固定具の組み立て時に塗装面を傷つけず、一般的な自動車用オイル、洗剤、石鹸水などに対して一定の耐薬品性を備えています。

一方、ボーイングは、汎用 PLA 材料の印刷に Raise3D の機器をより頻繁に使用しています。 PLA（ポリ乳酸）は、生分解性に優れたバイオベースの熱可塑性ポリマー材料であり、最も一般的に使用されている3Dプリント材料です。特大の部品を印刷できることに加えて、材料価格が非常に安く（1キログラムあたりわずか20〜30米ドル）、さまざまな明るい色から選択できます。ボーイングは通常、オレンジ、黄色、明るい緑などの明るい色を選択して、さまざまな位置決めシステムを区別します。これは、航空機の組み立て位置の正確性と迅速な識別に非常に役立ちます。

△イタリアの家具の穴あけ器具は、方向を明確にするためにPLAの異なる色を印刷してカスタマイズされています

アルミニウム合金に代わる、より高性能で耐熱性に優れた軽量部品を製造する必要がある場合は、ナイロン 12 炭素繊維強化複合消耗品を選択できます。カーボンファイバー短繊維で補強することにより、印刷された部品は優れた剛性と強度、良好な耐熱性、優れた強度/重量比を備えています。

従来の CNC 製アルミニウム合金部品と比較すると、製造された治具は 3 倍近く軽量であり、小ロットのカスタマイズ需要に基づく推定コストは、生産コストと時間コストの両方で大幅に削減できます。

「プラスチックを鋼鉄に代用」することでCNC加工を大幅に削減できると、治具の加工時間が50～70％短縮され、価格も揚子江や珠江デルタにCNC加工を外注するよりも安くなります。 Raise3D の 3D プリンターシリーズは、日本、韓国、台湾などの製造業が先進的な地域で当然選ばれる製品となっています。 IDC Japanの統計によると、Pro2シリーズは2018年から2020年まで3年連続で日本国内で最も売れている3Dプリンター機器となり、2021年までにPro2シリーズの全世界での販売台数は2万台に達した。

調査機関Contextの最新年次報告書によると、2022年、Raise3Dの世界市場シェアは過去5年間で成長を続け、かつてのデスクトッププリンターのスター企業MakerBotを追い抜いて、プロ仕様の3Dプリンターの世界トップ3にランクインした。

国内の3Dプリント市場が徐々に成熟する中、Raise3Dは2019年に国内市場に参入し始めました。現在、当社は中国において、SAIC、COMAC、Tesla、Aptiv、DJI、SKFなどの企業の研究開発部門や生産部門のエンジニアに3Dプリント機器を提供しています。出典/中関村オンライン

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