より安全な工場の構築:職場の安全における積層造形の役割

ロボット工学、自動化、デジタルワークフローの導入により、工場は急速に変化しています。しかし、安全性に潜在的な影響を与えるにもかかわらず、見落とされがちなテクノロジーの 1 つは、一般に 3D プリンティングとして知られる積層造形 (AM) です。

AM の利点に関する議論のほとんどは、速度、コスト、または無駄の削減に焦点を当てています。しかし、その最大の貢献の 1 つが工場の労働者保護を支援することにあるとしたらどうでしょうか?

AM は工具、部品、機器の製造方法を再考することで、EHS リーダーに製造現場のリスクを軽減する強力な新しい方法を提供します。

積層造形とは何ですか (また、安全性にとってなぜ重要ですか)?

積層造形では、ポリマー、金属、複合材料を使用し、デジタルファイルの設計に従ってオブジェクトを層ごとに構築します。固体ブロックから材料を除去してコンポーネントを作成する従来の機械加工とは異なり、AM では必要な材料のみが使用され、高度にカスタマイズされた形状が可能になります。

メーカーにとって、この変化は効率性だけを意味するものではありません。それは、工具の扱い方、機械の保護方法、個人用保護具の製造方法、さらには労働者が重量物や危険物とどのように接するかなど、作業の物理的条件を変化させます。ここで、その安全性の価値が輝き始めます。

AM が工場の安全性を向上させる方法

1.危険な作業への曝露を減らす

従来の製造方法には切断、溶接、機械加工が含まれることが多く、これらのすべてで火花や煙が発生し、火傷の危険が生じます。 AM はコンポーネントを直接印刷することで、これらの手順の多くを省略します。

好例:航空宇宙のメンテナンス施設では、交換用の金属ブラケットを現場で印刷できます。鉄鋼部品の溶接や研削に労働者を派遣する代わりに、すぐに使用できるコンポーネントを取り付けることができ、高温の作業や浮遊粒子への曝露を削減できます。

2.ツールをより人間工学に基づいたものにする

筋骨格系損傷は、職場で最も一般的な危険の 1 つです。 AM を使用すると、人間工学に基づいて最適化された軽量の治具、治具、ハンドツールを作成でき、実際の作業方法に合わせてカスタマイズできます。

好例:自動車工場では、作業員がカスタムグリップを備えた 3D プリントされたハンドツールを使用できます。軽量化とフィット感の向上により、繰り返しのストレスによる損傷が軽減され、複数のシフトにわたる疲労が軽減される可能性があります。

3.マシンガードと備品の迅速な生産

機械のガードは製造の安全性にとって重要ですが、従来のガードの調達には数週間かかる場合があります。 AM を使用すると、企業は数時間で社内でデザインして印刷できるようになります。

好例:消費財施設では、ポリマープリンターを使用してカスタムのインターロックハウジングと回転シャフトカバーを作成し、紛失または破損したガードを交換することで、ダウンタイムを排除し、機器を迅速にコンプライアンスに戻すことができます。

4. PPE のフィット感と効果の向上

フリーサイズの PPE は常に適切にフィットするとは限らず、提供される保護が損なわれる可能性があります。 AM により、個々の作業者や特定の環境に合わせて保護具をカスタマイズすることができます。

好例:新型コロナウイルス感染症 (COVID-19) の初期には、世界中のメーカーが AM を使用して、さまざまな顔の形状に合わせたフェイスシールド、呼吸用マスクアダプター、マスクフィッティングを製造していました。より良いフィット感はより高い安全性を意味します。

5.マテリアルハンドリングの危険を軽減する

未加工のビレット、重い素材、または複数のサブコンポーネントの取り扱いにはフォークリフトやクレーンが必要になることが多く、衝突や吊り上げのリスクが生じます。 AM はアセンブリを単一の軽量パーツに統合することで、これらのステップを回避します。

好例:重機メーカーは、複数ピースのブラケットを単一の AM 製ユニットに再設計できます。そうすることで、従業員はいくつかの重い部品を持ち上げてボルトで結合する必要がなくなり、疲労による損傷のリスクが大幅に軽減されます。

6.より安全なプロトタイピングと設計テストを可能にする

設計上の欠陥により、隠れたリスクが発生する可能性があります。 AM を使用すると、エンジニアは製品を最終生産に送る前に、プロトタイプ (安全性が重要な機能を含む) を迅速にテストできます。

好例:AM を使用して複数のハンドル設計を製造している産業工具会社は、滑り抵抗とグリップの快適さを反復ごとにテストできます。これにより、従業員は高価なツールの変更を待つことなく、より安全で信頼性の高いツールを使用できるようになります。

積層造形に伴う安全性リスク

AM は多くの従来の安全上の問題を解決しますが、管理が必要な新しい問題が発生する可能性があります。これらには以下が含まれます:

物質的危険性:未硬化の樹脂、溶剤、粉末は、取り扱いを誤ると皮膚や肺を刺激する可能性があります。
浮遊粒子:高度な AM プロセスで使用される金属微粉末は、暴露を防ぐために厳密な封じ込めと換気を必要とします。
熱と火災のリスク:加熱されたノズル、レーザー、可燃性粉塵は、火傷や発火の危険を引き起こします。

しかし、ここに良いニュースがあります。これらのリスクはすでに十分に文書化されており、軽減方法は簡単です。換気システム、PPE（人工呼吸器や手袋など）、トレーニング、適切な清掃習慣により、AM 環境を安全に保つことができます。

正しく実装されれば、積層造形による安全性の利点がリスクを上回ります。

EHS リーダーが注意を払うべき理由

未来の工場は、より速く、よりスリムになるだけでなく、より安全になります。積層造形により、EHS リーダーは次のことができる柔軟なツールが得られます。

危険な作業にさらされる機会を積極的に減らします。
人間工学に基づいた作業者中心の機器を設計します。
サプライヤーを何週間も待つのではなく、オンデマンドで安全ソリューションを作成します。
平均的なものではなく、実際の人々に適合する PPE を構築してください。

安全専門家は、AM を単なるエンジニアリングツールや研究開発ツールとして扱うのではなく、職場自体の危険性を軽減するための包括的な戦略の一部として AM を使用できます。

EHS 専門家にとって、メッセージは明確です。AM を生産上の画期的な手段としてだけ見てはいけません。これを安全上のブレークスルー、つまり工場からリスクを排除し、人々を第一に考える職場を構築するチャンスと考えてください。