3Dプリンティングが自動車設計・生産を変革する5つの実証済み方法

積層造形、別名3Dプリンティングは、医療機器製造から航空宇宙まで幅広い業界でその足跡を残し始めています。

しかし、積層造形の最大の恩恵を受けている業界の一つが自動車産業です。自動車メーカーは3Dプリンティングを用いてコンポーネントのプロトタイピング、スペアパーツおよびカスタマイズパーツのライブラリ構築、さらには公道走行可能な車両の最終用途部品の製造まで行っています。

自動車業界における3Dプリンティングの効果的な活用を示すために、積層造形が自動車の世界を変えている5つの異なる方法を見ていきます。

1. 3Dプリント車両

自動車業界における積層造形の最も劇的な応用から始めましょう：車全体を3Dプリントすることです（タイヤ、ステアリングシステム、ブレーキ、エンジンなどの重要部品を除く）。

3Dプリンティングは一般的に特定の材料と用途に適していますが、アリゾナ州拠点のLocal Motorsのような冒険的な企業が、積層造形技術を用いて車体全体を3Dプリントしようとするのを止められませんでした。

2014年、Local Motorsは世界初の3Dプリント電気自動車「Strati」を発表しました。シンシナティ社製の巨大BAAM（大面積積層造形）3Dプリンターをオークリッジ国立研究所が運用し、24時間以内で3Dプリント可能でした。

Local Motorsの後を追って車体全体を3Dプリントしようとする企業は多くありませんが、同社が示した製造スピードは自動車メーカーに大きな示唆を与えました。

2. 部品のラピッドプロトタイピング

多くの大手3Dプリンター企業が自社機を生産ツールとして販売していますが、積層造形は依然多くの人々にとってプロトタイピング技術と見なされています。なぜでしょう？ 速く、少量の材料で済み、複雑な形状の創出が可能だからです。

これらの利点を活かそうと、複数の自動車企業が新規コンポーネントのプロトタイピングに積層造形を利用し、何が機能し何が機能しないかを確認するために複数のイテレーションを3Dプリントしています。

実際、自動車業界は一般的に3Dプリンティングをラピッドプロトタイピングツールとして最も早期に採用した業界の一つと見なされており、FordやBMWといった大手が1990年代に積層造形システムを導入し、量産前のコンセプト開発に活用していました。

3. 環境負荷の低減

カリフォルニア拠点のDivergent Technologiesは、3Dプリント車両の生産におけるもう一つの現代的スペシャリストです。Local Motorsとは異なり、Divergentは車全体を3Dプリントしようとしているわけではありません。

Divergent創業者のKevin Czinger氏は、単に3Dプリント車両を作るだけでなく、自動車製品サイクルを再構築するために同社を設立しました。彼の哲学は、大規模生産施設ではなく、ローカルな「マイクロファクトリー」を活用することにあります。そこでは、自動車メーカーが自動車の金属構造部品を3Dプリントすることで、コストと環境負荷の両方を削減できます。

「分散型自動車生産の新しいモデルが必要な時が来ました。それは先駆的な車両設計を促進し、コストを下げながら環境破壊を緩和します」とCzinger氏は昨年述べています。

DivergentのシグネチャービークルであるBladeスーパーカーはわずか630kg（1,389ポンド）で、驚異的な加速性能を発揮します：0〜97km/h（0〜60mph）到達がわずか2.2秒です。

4. オンデマンド交換部品

積層造形技術の最も重要な用途の一つ（全業界共通）は、複雑なシステムの交換部品を迅速に製造できることです——アップデートのため、または故障時の修理のためです。

大量のスペアパーツ在庫を抱える代わりに、必要な時にだけ3Dプリントで交換部品を製造すれば、メーカーは巨額のコストを削減できます。必要な時だけ部品を作ればよく、在庫用の大規模倉庫が不要になるからです。

オンデマンドでの交換部品3Dプリントは自動車業界でますます一般的になっており、最近ではMercedes-Benz Trucksが選択的レーザー溶融（SLM）3Dプリンティングシステムを用いて、古い車両向けの交換部品を3Dプリントしています。

昨年、Mercedes-Benz TrucksのAndreas Deuschle氏は、同社の3Dプリント金属部品が「従来製造部品と同等の機能性、信頼性、耐久性、コスト効率を確保できる」と述べています。

5. フォーミュラ1での進展

積層造形は消費者向け車両の開発・維持に大きな役割を果たしていますが、モータースポーツ——最大の舞台であるフォーミュラ1を含む——でもより顕著になりつつあります。

イギリスのレーシングチームMcLarenは、例えばいくつかの方法で3Dプリンティングを活用しています。イギリス本社では、FDMとPolyJet 3Dプリンターを用いて、カーボンファイバー強化ナイロンやABSなどの材料でプロトタイプ部品を作り、完成部品の決定前に性能をテストしています。

McLarenはレース中に3Dプリンターを使用することでも知られ、トラックサイドにStratasysマシンを置いて小さな部品を迅速に製造しています。一見ギミックに見えますが、積層造形がファストレーンへ駆け上がっている確かな兆候です。

3Dプリンティングと自動車プロトタイピングの経験を持つオンデマンド製造スペシャリストの3ERPは、積層造形自動車プロジェクトや、アルミニウム加工や射出成形など他技術による自動車プロトタイピングの支援に最適な立場にあります。