専門家のインタビュー：DunlopシステムとコンポーネントMark Statham、ツーリングに3D印刷を採用

ジグ、固定具、その他の工具補助具は、あらゆる生産フロアのバックボーンを形成します。ただし、これらのツールの作成に数週間かかることは珍しくなく、制作ワークフローにボトルネックが発生します。

これを克服するために、企業はますます3D印刷を採用して、工具の製造を高速化しています。英国の自動車製造会社であるDunlopSystems and Componentsは、そのような会社の1つです。

Dunlopは、2018年末にMarkforgedの複合3D印刷技術を事業に統合しました。9か月早送りし、同社は現在、わずか数日で工具部品とプロトタイプを3D印刷しています。

今週のエキスパートインタビューでは、Dunlopの生産およびエンジニアリングマネージャーであるMark StathamがAMFGに参加し、3D印刷を採用するプロセスと、このテクノロジーが会社の生産プロセスの領域を合理化するのにどのように役立っているかについて話し合います。

ダンロップのシステムとコンポーネントについて少し教えてください。

ダンロップシステムズは、1960年代に元のダンロップ社から生まれ、あらゆるタイプのサスペンションシステムの製造を開始しました。これはミニメトロから始まり、その後数十年にわたって徐々に、ランドローバー、GM、いすゞ、ルノートラック、特殊車両など、さまざまな自動車メーカーのプラットフォームにエアサスペンションを導入しました。

最近では、より小さなニッチ市場に参入しました。たとえば、救急車市場（ルノー、LDV）や車椅子アクセス市場に参入しました。この市場では、車椅子に対応できる車両があります。

2014年に、私たちは専用の施設に移転しました。これにより、DunlopSystemsブランドで新しい市場に参入する機会が生まれました。

Dunlopはどのような種類の顧客と業界にサービスを提供していますか？

私たちは主に自動車産業にサービスを提供しています。たとえば、すべてのハイエンドのランドローバーやディスカバリーなどの車両サスペンションを製造し、ルノーとデニススペシャリストビークルも製造しています。

私たちは鉄道業界にもサービスを提供しています。ボンバルディアは私たちの顧客の1つです。この分野向けに当社が製造している製品の1つはバルブです。

当社の製品を購入し、機械の移動に使用して、空中、エアサスペンション、および非常に簡単に移動できます。

当社の製品は、振動抑制と運動の両方のために産業部門でも使用されています。珍しい用途の1つは、見本市会場での乗り物に複雑なベローズを使用することです。そのため、さまざまな分野にサービスを提供しています。

アディティブマニュファクチャリングを検討することを会社が決定したきっかけは何ですか？

ダンロップは、当社のエアサスペンションシステム（ECAS）を車両に取り付けるために、新規のお客様から問い合わせや関心を集めています。お客様は、構想からSOPまでのリードタイムを短縮する必要があり、その結果、設計および製造プロセスのすべての部分をスピードアップする必要がありました。

私たちは過剰な支出をせずに顧客プログラムをサポートしようとしているため、予算の制約は非常に厳しくなります。また、新たな顧客を獲得するために、新たな開発作業に資金を提供しようとしていました。ですから、私が3D印刷を見に送られたとき、それは私たちがお金を節約し、おそらく新しいビジネスを生み出すのにも役立つだろうと考えていました。そこで最初に3Dプリントを始めました。

添加剤のアイデアを提案することになると、最初は賛同を得ることは困難でしたか、それとも最初から会社全体が参加していましたか？

私たちのデザインエンジニアリング部門のエンジニアは、数年前にすでに3Dプリントを検討していました。

サスペンションを設計および製造し、耐久性テストを行う独自のテスト施設があります。明らかに、これらのサスペンションは100万マイル続く必要があります。それらは、高周波および高速で高い耐久率に置かれ、約2週間そこに置かれます。これは、サスペンションユニットの寿命をシミュレートします。

エンジニアが最初に3D印刷を調べたとき、入手可能な材料ではそのような寿命を達成できないことがわかりました。しかし、私たちはテクノロジーを帳消しにしていませんでした。

昨年、ディレクターから連絡があり、オンラインセミナーに参加して、3Dプリントを使用できるかどうか、またどのように使用できるかを尋ねられました。 Markforgedが主催するセミナーでは、彼らが持っていた技術と材料、そしてさらに重要なことに、他の人がそれをどのように使用したかが示されました。そのとき、3Dプリントも私たちにとってもメリットがあると思いました。

しかし、実際にビジネスケースを作成するには、修理が必要な部品、オーバーホールが必要な部品、またはスプレッドシートを交換してから、費用がかかるものと一緒に配置します。

毎年交換される部品もあれば、壊れたときに交換される部品もあります。 3Dプリンターを搭載しても、使用率が高く、高温で、衝撃の大きい工具がいくつかあるため、すべての工具を完全に置き換えることはできないことが明らかになりました。

しかし、それは私たちに交換オプションを提供するつもりでした。プリンタの購入コストと実行の月額コストを考慮して、2年以内に投資収益率を簡単に確認できると計算しました。

約100個の工具部品のリストを作成しました。交換できると思い、交換が必要であるか、交換する余裕がありませんでした。これに基づいて、支出を正当化することができました。

約3週間後、プリンターを納品し、6か月以内に回収しました。

初期のテクノロジーを導入するプロセスはどのようなものでしたか？

3Dプリンターが到着したとき、私たちは約1時間以内に稼働していました。まず、最も重要な基準のリストを確認しました。

その時点では、一晩実行したくありませんでした。私たちは物事をシンプルに保ち、優先リストにあるシンプルなツールに焦点を当てたかったのです。

たとえば、ベントレー、アウディ、ポルシェなどの高級車に搭載される高品質のサスペンションアイテムがあります。主なお客様の1人がモジュールを購入し、独自のコンポーネントを追加して完全なエアストラットを作成しています。

これらは高品質の車両部品であるため、部品を保護するために、プロセス中にそれらを所定の位置に保持するためのナイロン工具を使用しています。これらのナイロンツールは摩耗し、汚れ、あまり魅力的ではないため、交換用のナイロンパーツを最初に印刷しました。ホワイトナイロンをマークフォージドのブラックオニキスに交換しました。

数時間以内に部品をすぐに入手できたため、好評を博しました。通常、部品を交換する必要がある場合は、最初に図面を見つけて見積もりの​​ために発送し、ツールメーカーからの見積もりが返ってくるのを待つ必要があります。これには数日かかる場合があります。

注文を出すための書類を手に入れるだけで、約1週間から2週間かかりました。その後、部品の複雑さにもよりますが、部品を作成するのにさらに1週間かかる場合があります。

毎日部品を印刷していたのに対し、最低2週間の納期を見込んでいます。そのとき、現場の同僚が3Dプリントのメリットを実感しました。

最初に印刷されたパーツは、非常にシンプルなパーツでした。それからパーツを調べ始めて、どれほど軽いかを学びましたが、同時に、3Dプリントされたパーツがどれほど強いかを学びました。これにより、交換可能なさまざまなツールが開かれました。

最初の週は、非常に好評でした。製造現場は、数週間ではなく、数日と数時間で部品を入手していました。また、私たちはIATS標準であるため、品質部門が部品を検査するのに、印刷するよりも時間がかかります。

あなたは単純に始めたと言いました。 3Dプリンターの使用は、3Dプリンターを使用してから9か月で進化しましたか？

はい。これで、非常に複雑なパーツとツールを作成できるようになり、2つの3Dプリントパーツを一緒に固定する方法を開発しました。

車椅子アクセス車両を製造する、小さなニッチな顧客がたくさんいます。私たちはこれらの企業とのパートナーシップを築いてきましたが、その一環として、比較的少ない予算をサポートしています。他の小規模な顧客は、廃止されたツールから使用していたツールを受け取っていました。魅力的には見えませんでしたが、それでもうまくいきました。

これで、これらのお客様のために、パーツにぴったりとフィットし、以前よりもパーツを保護する非常に複雑なワーク保持パーツを3Dプリントできるようになりました。これはまた、適切に設計されたツールになっているため、部品を損傷するリスクが少なく、より迅速に部品を入手できることも意味します。

また、さまざまな結合手法を試しています。たとえば、すべての製品を社内で成形するため、成形プロセスに入る前に製品を拡張する必要があります。

製造現場には、約14,000ポンドの拡張機があります。社内で開発する。長さ約2メートル、高さ約2メートルなので、「ロケット」と呼んでいます。オペレーターに対して斜めに向いているため、オペレーターは製品の積み下ろしを非常に簡単に行うことができます。しかし、実際の作業領域の長さはわずか約0.5メートルです。しかし、製品を拡張させるのは、そのマシンのすべての作動です。

作業領域については、0.5メートルのチューブを3D印刷し、6つの異なる部分に印刷して結合しました。

私たちは、より大きな機械ではなく、この0.5メートルのチューブで製品を拡張する最初の試みを行いました。しかし、このプロトタイプフィクスチャはわずか600ポンドで、コストのほんの一部です。

現在、新しい自動車メーカーのサプライヤーであるため、これらのマシンのうち約6台が必要になる可能性があります。これがうまくいけば、私たちはたくさんのお金を節約することができます。

企業がよく言うことの1つは、AMの専門知識が、テクノロジーをうまく採用できるようにするために社内で必要としていることです。これはあなたが直面した問題でしたか？

私のチームには5人のスタッフがいて、私たちの部門は3Dプリンターを実行および保守しています。私たちの部門の全員がすぐにテクノロジーを理解し、さまざまなことを試みています。

他の部門は徐々にテクノロジーに慣れてきています。たとえば、品質部門向けにいくつかのゲージを印刷しました。品質部門は、特定の部品が許容範囲内にあることを確認する必要があります。それらはそれほど重要ではないため、いくつかのゲージを3Dプリントしました。そのため、私たちの品質部門は、この3Dプリントされたツールの一部を採用しました。

また、設計チームのためにいくつかのプロトタイプパーツを作成しました。プロトタイプ部品は、通常、固体鋼または固体アルミニウムのいずれかから機械加工する必要があるため、非常に高価です。

車両のエアサスペンションには通常、ゲートルがあり、石がサスペンションにぶつかってエアバッグが破裂するのを防ぎます。このゲートルは、プラスチック製のカラーを使用して支柱に支えられています。試作品なので、誰も試作品の型を設計しないので、型に入れることができませんでした。ソリッドから機械加工することもできますが、設計が非常に複雑であるため、おそらく専用のCNCマシンが必要になります。

その結果、いくつかのプロトタイプカラーを3D印刷しました。また、3D印刷であるため、車両と一緒にねじったり動かしたりする必要があるため、必要な張力を実現できます。それはかなり成功しています。

ただし、年間5万台の車両、つまり10万台の製品を検討している場合、プリンターが1台しかないため、まだ可能性の範囲内ではありません。現在、私たちは3D製造会社ではありません。

現在、設計チームはこれらの部品の成形とプラスチック成形機の入手を検討しています。 3D印刷は開発には問題ありませんが、それでもプロセスは遅いです。

今後のテクノロジーに対するダンロップのビジョンは何ですか？ 3Dプリントの使用が他のアプリケーションに拡大していると思いますか？

現在、ツールに焦点を当てています。これは、今後12〜18か月以内に新しいツールラインを完全に再作成する必要があるためです。現在、3Dプリントでこれを設計中です。

現在のすべてのデザインがあり、現在のラインでうまく機能しました。 3D印刷では、特定の領域でパーツを強化するためにわずかな変換を行う必要があり、カーボンファイバーを追加できるようになりました。それが今のところ私たちの焦点です。

しかし、私たちは1960年代からサスペンション部品を設計しているため、まだそれらを購入する顧客がいます。そのため、鉄道業界は当社の古い設計のレベリングバルブを購入しています。これらは、基本的なレバーシステムを使用して、列車のある部分から別の部分に空気を移動させ、曲がり角の周りで傾斜するようにする本体の要素です。 VirginTrainsやBombardierなどのお客様が使用しています。

このパーツは、1960年代から70年代初頭に設計されました。アルミニウム製の元の鋳造品は摩耗しているため、かなり高価な鋳造品の改修を検討しています。ただし、ボディを3D印刷して、システムを利用するオプションもあります。それが1つの可能性です。そのためには、確かにもっと多くのプリンターが必要になります。

私たちが注目している他のことは、カビが非常に古くなっているために、一部の製品をリサイクルできるかどうかです。

ダンロップの来年はどうなりますか？

新しい電気自動車プラットフォームの発売が間近に迫っているため、今年は非常に忙しい年になるでしょう。また、他のOEMが達成したIATF 16949認定のために、ECASシステムで拡大するビジネスをサポートする必要があります。また、長年のビジネスモデルである重要なアフターマーケットにも注力していきます。

当社の焦点は、OEMの大量生産、小規模なアフターマーケット生産、および当社の産業用防振部品のさらなる開発にあります。

3D印刷に関して、私たちは3Dプリンターを酷使しています—それは実行を停止していません。そのため、新しい大型プリンターの購入も検討しています。つまり、2台のプリンタを実行することで、スループットが向上します。

Dunlop Systemsの詳細については、次のURLをご覧ください。 https://www.dunlopsystems.com/