パンデミックは3Dプリントへの移行を加速しています

数週間の間に、COVID-19のパンデミックは世界中の生活を混乱させ、その影響は日を追うごとにますます深刻になっています。ウイルスの拡散を封じ込めるために経済全体が停止するため、混乱の迅速さと広がりは現代史において比類のないものです。社会は混乱に迅速に適応することを余儀なくされており、多くの場合、独自の破壊的な可能性のために長い間歓迎されてきたテクノロジーに目を向けています。

サプライチェーンでは、3Dプリンティングとも呼ばれる積層造形が、ようやくその瞬間を迎えています。

工場が閉鎖または生産を制限するため、業界全体でサプライチェーンは大きな打撃を受けています。しかし、マスクや手袋などの保護具や、人工呼吸器などの重要な救命設備の需要が急増しているため、医療サプライチェーンほど緊張しているものはありません。病院は間もなく圧倒され、収容能力と供給が限界に追いやられるでしょう。この前例のない課題に直面して、積層造形はギャップを埋めるために介入しました。

サプライヤーが救命用人工呼吸器バルブの急増する需要に対応できなかったとき、北イタリアで最も打撃を受けた地域の1つであるブレシアの病院は積層造形に目を向けました。地元企業のIssinova、Lonati SpA、およびFabLabと緊密に協力して、病院は人工呼吸器バルブの設計をリバースエンジニアリングすることができました。 6時間以内に、現場で新しいバルブを3D印刷し、人命を救いました。

それ以来数週間、世界中の3Dプリンターは、病院への供給を維持するためにハミングしています。 FormlabsやMatterHackersなどのプロバイダーは、病院と3Dプリンターを共有することをいとわない顧客をつなぐオンラインハブを設置しています。 SmileDirectClubからフォルクスワーゲンまでの企業は、重要な保護具と人工呼吸器部品を供給するために彼らの積層造形能力を志願しました。一方、成長を続けるメーカーのオンラインコミュニティは、パンデミックに対応するためのCADデザインとアイデアを共有しています。

私が個人的にサポートしているこれらのイニシアチブの1つは、リスクの高い環境の臨床医に50,000個の再利用可能で消毒可能なフェイスマスクを提供することを目的としたMasksOnです。このイニシアチブは、フルフェイスのシュノーケルマスクを再利用可能なフェイスシールドに変換し、3D印刷を使用して、医療グレードの呼吸フィルターアダプターを大量生産することです。 （COVID-19パンデミックに特化した3D印刷コミュニティのリソースとプロジェクトの完全なリストはここにあります。）

この危機における積層造形コミュニティの反応は刺激的でした。しかし、パンデミックが明らかにしたのは、グローバル化されたサプライチェーンの根本的な脆弱性です。組織は、遠方または海外のサプライヤーへの依存を再考することを余儀なくされています。

3D印刷は、すべてのローカライズされた製造をサポートする規模ではまだ利用できませんが、パンデミック対応の初期の結果は、有望な未来を示しています。パンデミックは、サプライチェーンにおける積層造形への広範な移行のきっかけになる可能性がありますか？

将来の可能性は次のとおりです。

オンデマンド、オンサイト、ジャストインタイム

サプライチェーンの混乱はパンデミックに限定されません。自然災害、貿易政策、ストライキはすべて、物資の流れを妨げ、重要な業務を遅らせる可能性があります。アディティブマニュファクチャリングは、部品をオンデマンドで印刷し、ブレシア病院が示すようにオンサイトで印刷することでギャップを埋めることができます。次に、海外での生産と出荷を回避することで、運用の中断を短縮または排除できます。

深海の石油掘削装置でパイプラインが壊れていると考えてください。交換部品を待つのに数日かかる可能性があり、リグのアイドリング操作と収益の保留になります。 3Dプリンターを使用すると、リグのエンジニアはパッチクランプをすばやく設計して印刷し、サプライヤーが長期交換品を出荷するのを待つ間、ポンプに戻ることができます。

ブレッシアでは、積層造形用に人工呼吸器バルブをリバースエンジニアリングしたメーカーが、特許侵害をめぐって病院の元の人工呼吸器バルブサプライヤーからの訴訟の可能性に直面しています。将来の知的財産紛争を緩和するために、メーカーは設計を顧客にライセンス供与して、交換部品をローカルで印刷し、予期しない供給のギャップを埋めることができます。これにより、製造コストを顧客に「アウトソーシング」するため、製造業者の節約につながります。

非専門家のデザイン

ブレシアの3Dプリントされたベンチレーターバルブが示すように、特定の部品の設計経験がほとんどまたはまったくないエンジニアが、機能設計を迅速に設計し、積層造形で作成することができます。他の製造技術とは異なり、積層造形の柔軟性は、エンジニアや設計者が製造可能性の制約に合わせて設計を調整するための長年の経験を必要としないことを意味します。

Additiveの経験の浅い設計者のエンパワーメントは、AI支援設計としても知られるジェネレーティブデザインによってさらに強化されます。今日のソフトウェアは、さまざまな製造技術に合わせて自動的に最適化できるため、設計から製造までの時間を短縮できます。アディティブマニュファクチャリング用に設計を最適化することは、サプライチェーンへの影響だけでなく、より優れた設計のロックを解除できるため、特に価値があります。

ジェネレーティブAIは、何千ものシミュレーションを実行して、設計者のすべての目標と制約を満たす最良かつ最も効率的な設計を見つけ、重量、強度、熱特性、流体力学などを最適化します。ほとんどの場合、人間の設計者が引き寄せる剛体の直線や多面体とは異なり、結果には複雑で有機的な形状が含まれます。結局のところ、これらの有機的で不規則な形は、積層造形によって最も効果的に作成できます。

パーツの統合

ジェネレーティブデザインのもう1つの利点は、複数のコンポーネントで構成されるアセンブリのデザインを統合して、積層造形で印刷できることです。部品のサプライチェーンを分散させて社内で組み立てる代わりに、アセンブリ全体をオンサイトで印刷することもできます。

部品の統合により、メーカーの大幅な節約が可能になります。サブトラクティブマニュファクチャリングとは対照的に、アディティブマニュファクチャリングは設計に必要な材料のみを使用するため、廃棄物と材料のコストが削減されます。組み立てる部品が少なくなるため、部品の輸送コストも削減され、組み立てコストも削減されます。

複雑なアセンブリの統合は、パンデミック時に供給が不足するいくつかの重要な救命設備にとって特に価値があります。急増する需要を満たすために、すでに新しい設計に取り組んでいるエンジニアがいます。 CoVent-19チャレンジは、呼吸に苦労している患者の大洪水を管理する病院の能力を高めるために、革新的で迅速に展開可能な人工呼吸器を開発するためのクラウドソーシングの取り組みです。

Jesse Coors-Blankenshipは、の高度な開発担当上級副社長です PTC 。