2021年、自動車生産を変革する最先端3Dプリンティング革新10選

本記事は2021年5月に更新されました。

自動車セクターは、生産・サプライチェーン・ロジスティクスを合理化しながら、より高性能な車両を提供し続けるという絶え間ないプレッシャーにさらされています。積層造形――通称3Dプリンティング――がこれら課題に対する強力な味方として台頭しています。

ラピッドプロトタイピングを超え、3Dプリンティングは現在ツーリング生産に不可欠であり、選択的なケースではエンドユース部品製造にも採用されています。技術成熟に伴い、車両設計、製造、アフターマーケットサービスへの影響は拡大し続けています。

以下の10例は、主要自動車メーカーとサプライヤーが3Dプリンティングを活用し、イノベーション、コスト効率、カスタマイゼーションの境界を押し広げた事例です。

1. ポルシェの3Dプリントカスタムシート

ポルシェの最新スポーツカーシートコンセプトは、ラティス構造と3Dプリントポリウレタンを融合し、軽量で通気性のあるクッションを創出。硬め・標準・柔らかめの3硬度オプションを提供し、モータースポーツで見られるパーソナライズドシートフィッティングを再現しています。

2020年レースシーズン、欧州サーキット向けに40脚のプロトタイプシートを製造し実走データを収集、2021年中盤予定の市販モデルへフィードバック。将来的には顧客の体型に合わせたシート形状へのテーラーメイドを目指し、これは積層造形でのみ実現可能なレベルのカスタマイゼーションです。

2. 軽量・高機能設計を実現する3Dプリントブラケット

従来、ブラケットは従来切削の制約に縛られていましたが、3Dプリンティングが複雑形状を解き放ち、軽量化と性能向上を同時実現。ロールス・ロイスはDfAM（積層造形向け設計）最適化された大量ブラケット群を実証、統合ブランドロゴ、QRコード、固有部品IDを造形プロセス中に埋め込み。

これら機能は減材法では追加不可能で、小ロット・高付加価値部品におけるデジタル製造の価値を浮き彫りにしています。

3. フォード、マスタング・シェルビーGT500用3Dプリントコンポーネント

10年前に設立されたフォード先進製造センターは、現在製品開発サイクル全体に3Dプリンティングを統合。空力的に先進的な2020年型シェルビーGT500は、500以上の冷却・空力コンセプトをバーチャル設計テストで評価。

有望設計を3Dプリンティングで高速プロトタイピング、フロントスプリッターウィッカーの10種以上バリエーションを並列テスト。さらにカーボンのDigital Light Synthesis（DLS）技術とEPXエポキシで2つの構造ブレーキコンポーネントを製造、フォードの厳格な性能基準をクリア。

フォードAM技術リーダー、ハロルド・シアーズ氏は、積層造形がニッチツールから日常生産の核心部分へ移行すると指摘します。

4. フォルクスワーゲン・アウトオイローパ、3Dプリントツーリング革命

フォルクスワーゲンのUltimakerデスクトッププリンターとの長期パイロットが、ツーリング向けフルスケール3Dプリンティング戦略へ進化。ツーリング内製化でコスト90%削減、リードタイムを数週間から数日へ短縮。

例：従来35日・400ユーロかかっていたリフトゲートバッジが、4日・10ユーロでプリント可能に。2017年だけで約32.5万ユーロを節約し、エルゴノミクスとオペレーター満足度も向上。

業界アナリストは、より多くのOEMが生産柔軟性を求める中、3Dプリント治具・固定具へのシフト拡大を予測しています。

5. 盗難防止ホイール用3Dプリントロックナット

フォード欧州イニシアチブがホイール盗難対策として、音波由来パターン（指紋のような）を組み込んだユニークなロックナットを3Dプリント。複製を事実上不可能にしています。

EOS 3Dプリンターで、各ロックを専用キーと共に単一ステンレス鋼部品として造形。不均一なリブと深いインデントが、正確なワックスインプレッションによる複製を阻止します。

セキュリティを超え、このアプローチが積層造形による高度にパーソナライズされた機能部品のスケーラブルな実現を示しています。

6. Local MotorsとXEV：完全3Dプリント車両への道

アリゾナ拠点スタートアップLocal Motorsは、2014年Stratiと2016年Olli（自律電動シャトル）で包囲を突破。ORNLのBAAM、サーモウッドのLSAM等、世界最大級3Dプリンターを活用し、Olliの大半コンポーネントを約10時間で製造。

イタリアのXEVは大判FDMで軽量450 kg低速電動車（LSEV）を数日で製造、生産コスト70%削減。社内に2,000台の押出プリンターを保有し、迅速な生産スケーリング態勢を整えています。

これらプロジェクトは、分散製造と積層造形によるマスカスタマイゼーションの実現可能性を示しています。

7. 3Dプリンティングでカスタマイゼーションを拡張

顧客がパーソナライズド車両を求める中、3Dプリンティングは低量カスタマイゼーションへのコスト効率良い道を提供。ダイハツ2016年Copenプロジェクトでは、オーナーが15パターン×10色以上のバンパーパネルを設計、ストラタシスFortus機でASA材料にてプリント。

フォルクスワーゲンはHP Metal Jetでカスタム金属トリミング（テールゲート、キーリング等）を検討、今後3年で構造部品へ拡大も視野。専用工具不要で、個別化部品のリードタイムと生産コストを削減し、装飾トリミングを超えた広範な応用を可能にします。

8. モータースポーツでの3Dプリンティング：風洞モデルからレース当日部品へ

F1チームは風洞試験用レプリカを3Dプリント、フロントウィング、ブレーキダクト、エンジンカバー等をSLAとSLSで製造。数日で完了する迅速ターンアラウンド（従来数週間）が反復設計サイクルを加速。

フォルクスワーゲン・モータースポーツのI.D. R パイクスピークは、50%スケール風洞モデル用に2,000部品を3Dプリント、記録的マシンをスケジュール通り完成させました。

AM成熟に伴い、プロトタイプから生産部品へ移行が期待され、レースチームに具体的パフォーマンスゲインをもたらすでしょう。

9. クラシック車向けオンデマンド3Dプリントスペアパーツ

ポルシェ・クラシックが金属・プラスチック3Dプリンティングで希少・低量スペアパーツをオンデマンド生産。レーザー溶融/焼結で廃盤工具が不要になり、保管・工具コストを大幅削減。

メルセデス・ベンツ・トラック、フォルクスワーゲン、BMW等も類似戦略を採用し、在庫合理化と運用効率向上を図っています。

10. 3Dプリントオートバイの未来

完全3Dプリントバイクの量産化はまだですが、複数プロトタイプが技術ポテンシャルを示唆。APWORKSのLight Rider（2016年）はScalmalloyで30%軽量化、BigRepのNERAプロトタイプはPLA、TPU、エンジニアリングフィラメント混合で12週間でバイク全体を造形。

これらプロジェクトは、積層造形のメリット――軽量化、高速プロトタイピング、低生産コスト――を強調しますが、商業的実現性は現時点ではハードルとなっています。

自動車生産の未来を駆動する

これら10ケーススタディは、自動車エコシステムにおける積層造形ポテンシャルの表面をなぞったに過ぎません。OEMが3Dプリンティングの競争優位性を認識するにつれ、その採用は設計、生産、アセンブリ、サプライチェーンマネジメントへ拡大していくでしょう。

究極的には、積層造形がより革新的な設計、柔軟なビジネスモデル、優れた性能と持続可能性を両立する車両を実現するでしょう。