SMX: 3D プリント技術が製造業の未来を形作る

出典: SME

現在も続くCOVID-19パンデミックの影響で、世界の製造業は大きな変化を遂げており、新たなテクノロジートレンドが勢いを増し、デジタル変革が加速しています。変化する市場の影響と需要をより深く理解するために、非営利の中小企業は、製造技術協会 (AMT) および Advanced Manufacturing International と協力し、製造の専門家、業界の幹部、思想的リーダーを集めて 1 日間のオンライン体験を開催しました。

初のスマートマニュファクチャリングエクスペリエンス (SMX) 仮想イベントが 2020 年 10 月 29 日に開催され、主要な戦略および労働力の問題、さらに 3D プリントを含む今後 10 年間で世界の製造業の様相を変える 8 つの破壊的技術に焦点が当てられました。専門家は、インダストリー4.0 を探るケーススタディ、パネルディスカッション、基調講演を行う機会を得ました。このイベントの参加者は、製造業の専門家と交流し、グローバルエコシステムにおける今日の厳しいビジネス環境で成功するための関連情報を収集することができます。

Protolabs の金属粉末ベッド溶融炉。画像提供：Protolabs 2020 年は、ここ数十年で最も困難な年の一つであることが証明されました。 COVID-19パンデミックが世界的に宣言されてから7か月が経過したが、企業はサプライチェーンの崩壊に苦慮しており、不確実性は依然として残っている。業界が世界的な供給ネットワークの変革方法を再考し始めるにつれて、新しいテクノロジーが登場しています。今日のスマート製造ソリューションがサプライチェーンにどのような混乱をもたらしているかを強調するために、その日の基調パネルディスカッションでは 4 人の業界リーダーがこれらの問題について議論しました。

パネリスト: ロッキード・マーティンの物流および持続可能性担当チーフエンジニアであるマリリン・ガスカ氏、SIMBA の CEO 兼共同創設者であるジョエル・ネイディグ氏、およびプロトラブズの CEO であるヴィッキー・ホルト氏が、サプライチェーンに影響を与える最大の技術的課題、それらの課題の優先順位付けの方法、およびデータ共有のセキュリティ上の影響について議論しました。

ロッキード・マーティン先進製造。画像提供：ロッキード・マーティン企業が分断されたサプライチェーンに対処するためにデジタル製造ソリューションに移行するにつれ、サイバーセキュリティのリスクに対処する方法も学ぶ必要があると専門家は述べています。例えば、ガスカ氏は、ロッキードにとって、サイバーセキュリティはサプライチェーン全体にわたる取り組みとデジタル化における重要な分野の一つになっていると述べた。特にオンデマンド製造のための分散型サプライチェーンに参入する企業は、デジタルデータの安全性を確保する必要がある、と彼女は述べた。

同様に、ホルト氏は、世界が地政学的、テロ、気候変動の状況、そしてパンデミックに絶えず直面しているため、製造業者は多くのリスクに対処しなければならないと示唆している。そのためには、サプライチェーンを分析し、顧客へのサービス提供を継続する能力に影響を及ぼす可能性のあるリスク領域を特定し、サプライチェーンを強化して俊敏性を高める方法を検討する必要があります。

プロトラブズのCEO、ヴィッキー・ホルト氏、同社の施設にて。画像提供：Protolabs ここで成功するには、コストを削減し、リスクを軽減しながら開発時間を短縮することを Holt 氏は推奨しており、ここでスマート製造が役立ちます。 SIMBA が顧客に提供しているようなブロックチェーンソリューションは、追跡可能性、組織化を改善し、部品の出所を確保することで、サプライチェーンの現在のリスクを軽減するのに理想的であることが証明されています。

シーメンスアディティブマニュファクチャリングネットワーク。画像提供：シーメンスシーメンスのアディティブマニュファクチャリングネットワークのディレクターであるロバートメシェル氏は、AM について具体的に語り、産業プロセスとアプリケーションにおけるこの技術の採用を加速することについて語りました。彼は、付加製造が、企業がより優れた製品を市場に投入し、環境に優しい方法でグローバルサプライチェーンの機能を活用しながらコスト効率の高い運営能力を高めるためにどのように役立つかを説明します。

Meshel 氏は、AM エコシステムを活用するために出現している 3 つの主要なビジネスモデル要件について説明します。 1 つ目は、特に OEM や経験豊富な企業がサプライヤーネットワークを強化して製品や部品を地元で供給しようとしているため、より分散化された製造モデルに焦点を当てています。次に、メシェルは、複数の企業の競争力を高めるために協力するエコシステムの共創について考察します。最後に、企業はワークフローとプロセスの完全なトレーサビリティを必要としており、これを実現するには、設計から部品の作成、納品まで完全なデジタルスレッドに従う必要があります。

専門家はまた、AM が新しいビジネスモデルにとって大きな変革をもたらす重要性と、AM の産業化がテクノロジーの可能性を解き放つ鍵となることを理解するための成功事例についても説明しました。エコシステムの潜在能力を最大限に活用することが、積層造形プロセスを成功させる鍵であり、世界的なスポーツ用品小売業者デカトロンやフランスのファッションハウス、シャネルなどの企業でそれが実現されていると彼は考えています。両社とも 3D プリントの潜在能力をフルに活用しています。シャネルはマスカラブラシの大量印刷（月間100万本以上）を通じてAMの実現に成功し、デカトロンは2年間でプリンターの数を1台から40台に増やすことでAMの能力を高め、社内で3Dプリントが活用できる新しい分野を常に模索しています。これは、ほとんどの企業が当初このテクノロジーをプロトタイピングに使用していたものの、すぐにさらに多くのユースケースに対応できることに気付いたことの証拠です。
「シーメンスでは、積層造形が社内のあらゆる業務に役立つ優れた技術だと考えているため、この技術に力を入れています。オンデマンド製造が今後さらに増えると確信しており、この分野でのベストな取り組みは、パートナーとともに、その周囲の大規模なエコシステムを活用することです。Meshel は特定のアプリケーション領域向けの独自の技術ではなく、今後も進化を続け、私たちの日常生活のあらゆる側面をカバーするでしょう。」

ニコン計測CTシステム。画像提供：Nikon Metrology Nikon Metrology の X 線コンピューター断層撮影 (CT) スペシャリスト、Andrew Ramsey 氏にとって、3D 印刷技術の活用は、むしろ社内の仕事です。 AM 向け CT に関する彼の議論は、特殊な画像化システムが複雑な部品の内部構造の完全な 3D 定量画像をどのように生成できるかに焦点が当てられました。専門家は物体内部の欠陥や含有物を探し、大きさ、表面積、体積、おおよその物質密度を正確に測定できると言われています。内部欠陥に関するマイクロ CT 情報により、ユーザーは積層造形部品に自信を持つことができます。

X 線 CT は物体の内部構造の完全な 3D 密度マップを提供します。一方、3D ボリューム解析ソフトウェアは、測定、表面の抽出、表面メッシュとボリュームメッシュの作成、さらには熱や流体の流れなどのシミュレーションの実行に必要なツールを提供します。、などなど。サンプルを 360° 回転させると、数百または数千の投影画像が取得されます。その後、これらの画像から CT ボリュームが作成され、分析されました。強力な 3D ボリューム解析ソフトウェアを使用すると、専門家は CT ボリュームをセグメント化して、たとえば個々の粉末粒子内の空隙を解析することもできます。ラムゼイ氏は、粉末残留物によるチャネルの閉塞、欠陥（空隙や介在物など）、多孔性、汚染、ひび割れなど、X 線 CT が対処できる一般的な AM の問題のいくつかについて考察します。

「高解像度の X 線 CT は、印刷前に原料粉末をチェックすることで AM 部品を完全に検査する理想的な方法です」と Ramsey 氏は言います。「印刷された構造が正しいかどうかをチェックし、設計を比較して偏差を探し、欠陥、空隙、介在物をチェックし、洗い流されていない残留粉末をチェックし、完成した部品の完全な損傷分析を行います。スキャンの解像度が、最終的に AM で大きくなり壊滅的な故障を引き起こす小さな欠陥を検出できることを確認する必要があります。」

Nikon Metrology の X 線 CT は AM 部品内部の欠陥を検出できます。写真提供：Andrew Ramsey/Nikon Metrology シンポジウム中、参加者は仮想展示ホールを見学したり、スポンサーやインタラクティブブースに会ったり、ネットワーキングラウンジで業界の専門家と交流したりする機会もありました。 6 時間に及ぶイベントでは、20 名のパネリストがスマート製造の重要性について包括的なメッセージを発表しました。このメッセージは、今日、かつてないほど重要になっています。

一日を通して、専門家たちは現在利用可能な最も破壊的なテクノロジーに焦点を当てます。オークリッジ国立研究所 (ORNL) の最高製造責任者である Thomas Kurfess 氏は、デジタルスレッドを通じてハイブリッド製造プロセスを統合することについて語りました。同氏は、付加的技術と減算的技術を組み合わせることで、付加価値を高め、労働力を増やし、材料費を削減できるため、最先端の能力を民主化できると述べた。カーフェス氏は、ハイブリッドマシンは金型の精度が高く、部品をより効率的に製造できるように人々を導くことができるため、最終的には付加製造システムに取って代わると予想している。

Thomas Kurfess は、付加的、減算的、およびツールアプリケーションを組み合わせた次世代の高度な製造施設である MedUSA と提携しています。画像提供：オークリッジ国立研究所このイベントでは、スマート製造のさまざまな側面における専門知識が真に披露され、従業員のエンパワーメントからサイバーセキュリティまで、イノベーションと技術の進歩が企業の生産方法にどのような革命をもたらしているかに焦点が当てられました。 Best of SMX Virtual イベントを見逃した視聴者は、SmartManufacturingExperience.com Web サイトからパネルにアクセスできます。

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