アディティブマニュファクチャリングにおける4つの有望な自動化トレンド

1。設計の自動化

AMでのデジタルエンドツーエンドワークフローの作成は、設計プロセスの自動化から始まります。

ただし、AMでの設計自動化を実現するのは簡単ではありません。ほとんどの場合、ほとんどのAMパーツは依然として手動で設計されています。あるケーススタディによると、時間のかかる手動のAM設計プロセスには、エンジニアの作業に数時間かかり、部品の総コストの最大50％に達する可能性があります。

設計プロセスをより効率的にするために、業界内のソフトウェア会社は過去数年にわたってツールを進化させてきました。

今日、業界は、設計プロセスをスピードアップし、エンジニアがマシンに何かを印刷する前に設計オプションを迅速に評価できるようにする自動化されたソリューションを提供できます。

たとえば、Fordは、自動化によってツールの設計にかかる時間を数時間から数分に短縮する方法を紹介しました。

ドイツのソフトウェア会社であるTrinckleと提携することにより、自動車メーカーは、自動車の輪郭に合わせて新しいジグのベースを形成するツールの形状を自動的に生成できるソフトウェアにアクセスできるようになりました。クリックするだけで、エンジニアはハンドル、固定用のマグネットマウント、エッジガイドなどの要素を追加することもできます。

この部品の設計プロセスを自動化することで、数時間の作業が節約され、設計ステップがわずか10分に短縮されました。フォードは、このアプローチがツールごとに数千ユーロを節約する可能性があると信じています。

別の例では、ハードウェアメーカーのStratasysが、ソフトウェア会社のnTopologyと協力して、FDMプロセスの治具と固定具の設計を自動化するソリューションを開発しました。

フィクスチャジェネレータと呼ばれるこの新しいソリューションにより、エンジニアは簡単なドラッグアンドドロップ方式でツーリングパーツを準備できます。これは、最終用途のアプリケーションを念頭に置いて部品設計を最適化するnTopologyのトポロジー最適化ソフトウェアエンジンを使用して行われます。

AM設計ステップを手動で少なくすることは、3D印刷業界の継続的な成熟を示します。設計の自動化は、AMの採用者が手動の設計プロセスに関連する時間とコストを削減するのに役立ちます。

さらに重要なことに、設計バリエーションの作成を自動化された非常に効率的なプロセスに変えることで、マスカスタマイゼーションなどの新しいアプリケーションやビジネスモデルをサポートします。

参考資料：3D印刷とマスカスタマイゼーション：今日はどこにいますか？

2。オープンAPIはAMデータ共有の自動化を推進します

AM業界はよりオープンになりつつあります。より多くのソリューションプロバイダーが統合された相互運用可能な3D印刷ワークフローの作成を模索しているため、クローズドなプロプライエタリシステムの支配は終わりに近づいています。

これをサポートする1​​つの傾向は、オープンなアプリケーションプログラミングインターフェイス（API）の使用です。 APIは、あるソフトウェアアプリケーションが別のソフトウェアアプリケーションと通信できるようにするソフトウェア仲介者です。 APIは、異種システムの統合において重要な役割を果たします。

ワークフローが非常に複雑でサイロ化される可能性があるAMでは、業界のプレーヤーは、自動化を可能にし、データの使用を拡大する一連のAPIを提供することの重要性を認識しています。

最近、いくつかの3Dプリンターメーカーが、シームレスなデータフローと統合を可能にするAPIをパートナーにリリースしました。

1つの例は、HPとの最近のコラボレーションですが、HPは、付加的なMESシステムと統合するためのオープンAPIを提供しました。この統合により、HP Multi Jet Fusionユーザーは、マシンをソフトウェアに接続して、AMシステムに関するデータを監視および収集できます。

同様に、Stratasysは、API接続を改善して、3Dプリンターとエンタープライズソフトウェアソリューション間のデータ共有をより簡単かつ迅速に行えるようにすることを発表しました。

これらの例は、業界がハードウェア機能とソフトウェアの有効化の間のギャップを埋める方向に正しい方向に進んでいるという事実を示しています。 APIは、2つの間の基本的なブリッジを提供し、相互運用性をサポートする統合エコシステムの作成を支援します。

参考資料：3D印刷ソフトウェアの5つのエキサイティングなトレンド

3。ポストプロダクションプロセスの自動化

PostProcessの第2回年次印刷後トレンドレポートによると、企業のAMコストの46％が後処理に関連していると推定されています。

プロトタイプ、工具、または最終用途の製品であるかどうかに関係なく、ほとんどのAM部品にはある程度の後処理が必要です。これは、サポート材料を取り除くのと同じくらい簡単かもしれませんが、最終製品が使用できるようになる前に、選別、染色、研磨、およびその他のプロセスを含むこともあります。後処理タスクのほとんどは、ほぼ完全に肉体労働に依存しています。

機械学習と後処理ハードウェアおよびソフトウェアの最近の進歩のおかげで、AM後処理のほぼすべての部分を自動化できるようになり、人件費が削減され、プロセス効率が大幅に向上しました。

3Dプリンターのビルドプラットフォームから部品を自動的に抽出し、無人搬送車を使用して次の後処理ステーションに移動できる新しいシステムが市場に登場しています。

多くのAMマシンプロバイダーも、あるレベルまたは別のレベルでの自動化に取り組んでいます。たとえば、EOSは、さまざまなモジュール、輸送システム、およびコントロールセンターソフトウェアを組み合わせることにより、AMワークフローの装備、開梱、輸送、およびふるい分けの段階を統合する共有モジュールの概念を開発しました。

バインダー噴射プロセスの自動化を目指して、金属バインダー噴射のスペシャリストであるExOneは、ビルドボックスの効率的な輸送を可能にするように設計された新しいX1D1無人搬送車（AGV）のコンセプトもリリースしました。

また、3Dプリンターから粉末ふるい分け、洗浄、仕上げステーションに部品を運ぶ多軸ロボットシステムの使用が増えていることもエキサイティングです。

ハードウェア会社のレニショーは、ロボットを使用することで、金属AMで最も時間のかかるプロセスの1つであるサポートの取り外しを自動化する方法を紹介しました。同社は、自動サポート除去のためのロボットシステムを開発した新興企業のAdditiveAutomationsと提携しました。

初期の結果は、サポートの取り外しをロボットで自動化することで、部品あたりの平均コストをなんと25％削減できることを示していました。このプロセスで使用されるロボットには、AM部品の形状を決定するためのデータを収集する統合された力センサーがあります。

次に、ソフトウェアはデジタルツインテクノロジーを使用してデータを分析します。次に、出力を使用して、エンドエフェクタツールを使用してサポート構造を削除できるように、サポート構造がどこにあるかを判断します。

さらに、AM Flowなどの一部の企業は、並べ替え、ピッキング、袋詰め、輸送に加えて、迅速で自動化されたAM部品の識別を提供するモジュラーソリューションを専門としています。今後、AM Flowは自動化されたIDタグ付けを開発したいと考えています。これにより、エンドツーエンドのデジタル化されたワークフロー全体でAMパーツの完全な追跡および追跡機能への道が開かれます。

AMで後処理を自動化すると、テクノロジーの使用を拡大する際の経済性が完全に変わります。これにより、工場のレイアウトの柔軟性が大幅に向上し、メーカーがこのテクノロジーをデジタルで迅速な生産に採用できるようになります。

参考資料：3D印刷とロボット工学を組み合わせてスマートファクトリーを作成する

4。 3D印刷の注文処理とAM生産管理の自動化

手動の後処理に関連する直接コストに加えて、部品の見積もりやAM注文の処理にかかる作業員の時間、印刷ジョブのスケジュールにかかるオペレーターの時間などの隠れたコストもあります。

部品コストの計算、スプレッドシートへのデータの入力、および不格好なソリューションを使用した生産のスケジュール設定には、1日あたり数時間かかる可能性があり、AMの生産性が制限されます。

AMが急速に成熟するにつれ、企業はすぐに、スケーラブルな成長を確保するためにAM生産管理プロセスを自動化する必要があることに気付きました。

生産効率の向上の必要性から、AMテクノロジーを対象としたワークフロー管理および製造実行ソフトウェア（MES）の開発が始まりました。

MESの詳細：積層造形実行システムの初心者向けガイド

今日、付加的なMESとワークフローソフトウェアは、以前は手動で行っていたプロセスをデジタル化することにより、自動化を通じて企業が人件費を解放するのに役立ちます。

たとえば、世界的な2D印刷およびIT企業の3D印刷施設は、AMFGのMESソフトウェアを使用して、3D印刷部品の見積もりと注文の管理を行っています。スプレッドシートから自動化されたソリューションに移行することで、同社は見積もり時間をほぼ80％短縮することができました。

アディティブマニュファクチャリングにおける注文処理と生産管理プロセスの自動化は、最終的にAMを単なる少量生産アプリケーションのツールを超えたものにするのに役立ちます。これは、スケーラブルで統合された費用効果の高い大量生産の基盤を形成します。

参考資料：MESを使用した積層造形の課題の解決

完全に自動化されたAMファクトリからどのくらい離れていますか？

設計から仕上げまでのAMプロセスの自動化は、人件費を削減し、生産性を向上させることにより、資本を節約する大きな可能性を秘めています。

NextGenAMと呼ばれるパイロットプロジェクトで示されたように、自動化により生産コストを最大50％削減できます。さらに、自動化された製造は、人的エラーやスクラップを最小限に抑えることで、プロセスの一貫性を高めることができます。

現在市場に出回っている自動化ソリューションは、ほんの数年前の初期段階のプロジェクトやパイロットから大幅に進化しました。

AMの自動化から完全に利益を得るには、企業は今日から変革を開始して、経験を競争上の優位性にすばやく変えることができるようにする必要があります。

多くの技術革新と同様に、AMの自動化に積極的に賭ける初期の動きとリスクテイカーは、将来のデジタル製造の見返りを享受します。

ワークフローの自動化を通じてAMを変革する方法をご覧ください

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