製造業(メーカー)

製造メーカーでは3Dプリンターがどのように活用されているのかを紹介します。

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引用元:iGUAZU(イグアス)公式HP
<http://www.iguazu-3d.jp/case_study/partmanufacturing/>

製造業における3Dプリンターとは

ものづくりの世界を変える存在になったと言われている3Dプリンターは、現在あらゆる業界で活躍しています。そのなかでも製造業において3Dプリンターの存在意義は高く、積層技術の進化によって製造業の流れさえ変わってきました。では具体的にどのような使い方がされているのか、導入事例を紹介します。

製造業必見の3Dプリンターニュース

なんでも受発注OK?

2017年6月、フランスの大手ソフトウェア企業が、メーカーと3Dプリンター事業者の橋渡し事業を開始すると発表。メーカーが欲しい製品や部品の設計情報をオンライン経由で発注することで、材料やコストなどの条件に合う3Dプリンティング企業と結びつけてもらえるそうです。日本での事業拡大も計画されており、国内の製造業のデジタル化がさらに加速することが期待されます。

オンライン経由での3Dプリンターによる製品の受発注は世界中で広まっており、ドイツでは受注した翌日に製品を届けるサービスを実施しているとのこと。3Dプリンターの誕生で、オンラインにさえ繋いでいれば何でも受発注できる時代が到来しつつあり、今後の展開から目が離せません。

造形後に変形させられる素材が発表!

こちらも2017年6月、大阪府にある繊維メーカーの「ユニチカ」は、3Dプリンターで造形した後でも、低温熱を利用することで形状を変えられる素材を発表しました。繊維メーカーとしての強みを活かし、独自の特殊ポリエステル樹脂を使用しているとのこと。

「3Dプリンター用感温性フィラメント」という名称で、人肌やお風呂のお湯程度の温度で軟化し、自由に形状を変えられるという、従来の素材にはない特徴を持っています。冷やすことで形状保持ができ、高温で処理すれば硬化されるので熱変形の心配はなくなるそうです。フィギュアやホビー関連製品の可動関節部や工事用治具への応用が期待されています。

現在はまだ試行中の段階ですが、積極的に改良を進めていき、2017年度中の販売を目指しているとのこと。私たちの目に触れる日も、遠い未来ではなさそうです。

航空機部品の3Dプリンター活用、広がる

フランスの大手ソフトウェア企業が、2017年、自動車・航空機の開発・製造に用いられるCADソフトに、複雑な形状の部品を軽量化しながら設計できる機能を追加しました。

これにより、3Dプリンターで航空機の金属部品を設計できるようになりました。また、コンピューター利用解析を用いて理論的に最適な形状を導き出せる「トポロジー最適化」も実現しています。

トポロジー最適化では、まず変更できない条件を決めていくのがポイントです。たとえば、エンジンなどを固定するための配管「フランジ」ではボルト穴の位置から決定します。その後、変更可能な部品の形状を最適化するように設定していきます。こうすることで、部品の強度を保ちながら不要な部位を落とす設計が可能。複雑な形状を自動算出してからは、従来よりも約60%軽量化できた事例もあります。

しかし現在の国内3Dプリンターでは、トポロジー最適化による造形がまだまだむずかしいとされています。条件設定の見直しなどにより、切削加工処理への実現化を、このソフトウェア企業は目指しているようです。3Dプリンターの技術課題を乗り越えるために、今後も機械メーカーなどとの連携を深めていくようです。

次々進む、航空機部品の3Dプリンター革命

2007年頃、あるベンチャー企業が燃費効率の良い新型エンジンの開発に着手しました。

そのエンジンとは、内部の通路が1つしかない航空機向けのものです。規模が大きくて収益も期待できる半面、燃料消費量と排気ガス量を大幅に削減する必要がありました。

そこで効率的な燃料ノズル設計の見直しを図ったところ、3Dプリンターで製造できることが判明。ついには900点もあるエンジンの部品を、たった16点に減らせました。さらに、従来品よりも40%軽くて60%安く仕上がった事例も出ています。

導入事例

ジェットエンジンの燃料ノズルを製造

航空機エンジンの製造を行っているGEでは、ジェットエンジンに使われる燃料ノズルを3Dプリンターで製造。従来は20種類の部品を組み合わせて使っているノズルですが、3Dプリンターの使用により1個のユニットで完成できます。部品を組み合わせることがないのでその分軽くなるのも、3Dプリンター製造のメリット。既に自社で作るパーツのうち10%は3Dプリンター製造ですが、ジェットエンジンの燃料ノズルを3Dプリンターで製造することで、さらに大幅なコスト減が計算されています。

金型製造により試作品コストを97%カット

ドイツの製造メーカーが、製造工程の一部に3Dプリンターを取り入れることで試作品製作のコストを97%カットすることに成功。具体的には射出成型で造られるサンプル品製造に、従来は8週間の時間と4万ユーロの費用がかかっていましたが、3Dプリンターで射出成型の金型を製造することで、設計から出力まで3~4日、1,000ユーロほどで済むようになりました。大幅な時間とコストのカットはもちろん、製造工程において多大な効率化をもたらしています。

成型品に近いルアーの試作品作り

国内でルアーを製造する株式会社ジャッカルでは、これまでルアーの試作品を切削機で作っていたものを、より素早く効率的に行いたいという考えから、3Dプリンターの導入を決めました。導入前の課題は、手作業により数に限りがあること、1つの試作品に時間がかかるうえ材料コストが高いことでした。ですが3Dプリンターの導入で、1つの試作品の製作時間を最大83%も削減でき、材料の効率的な利用も可能に。ほぼ成型品とも言える仕上がりも満足しています。

今後の展望

製造業における3Dプリンター活用は広く認知され始め、3Dプリンターを利用したさまざまな取り組みが始まっています。単なる試作品の造形だけでなく、それ以外でも使用用途が広がり、実用品としての最終製造にも使われるようになりました。製造における時間の削減、コストの削減に大きく貢献してくれるため、今後ますます3Dプリンターでのパーツや製品作りが盛んになることでしょう。