品質管理の向上：3Dプリント工具が製造精度を高める

よく設計されたジグと治具はリーンで効率的な生産を推進しますが、必要なエンジニアリング労力が中小規模オペレーションのボトルネックになり得ます。Markforgedは、Mark Twoプリンターが高性能工具を3Dプリント形態で作成することで、品質管理をどう変革できるかを実証します。

すべてのMarkforgedプリンターは、各サブシステムが精密エンジニアリング基準を満たすことを検証する厳格な品質管理プロセスによって支えられています。この徹底的なテストは信頼性を保証しますが、製造サイクルに時間を追加し、需要変化への迅速な対応能力を制限します。急成長企業として、俊敏性は不可欠です。したがってバランスの取れたアプローチを採用します：サブシステムを効率的に検証し、最大の見返りがある箇所にのみエンジニアリング労力を投資。ジグと治具を3Dプリントすることで、従来の機械加工のコストと時間のわずかな部分で、改善の試作、テスト、導入が可能になります。

好例がナイロン押出機プリロード校正ジグです。押出機は溶融フィラメント造形（FFF）3Dプリントの核心コンポーネントです。押出機メカニクスの簡潔な概要については、RepRap Squadの詳細ガイドを参照してください。

一貫したプリント品質は、各押出機の「ピンチシステム」が許容範囲内の力を適用することにかかっています。その力は一対のスプリングから生まれ、プリロードは調整可能です。当初、Phillip（機械計装専門の機械エンジニア）が設計したジグを用いて、組み立て後期に押出機を校正していました。ウォータージェット切断と機械加工部品で構築されたこのジグは、2週間のリードタイムを要し、現場での修正が必要で、社内CNCフライス盤での再加工が頻繁に発生していました。さらに、サプライヤーからのほとんどの押出機が調整を必要とし、組み立て済みプリンター上でその場測定するのは煩雑で生産を遅らせていました。そこで、調整ネジをアクセス可能に保ちながら、着荷時の押出機バッチを迅速にテストできる治具の作成を決定しました。

主要な設計目標は：1）オペレーターがバッチ全体を校正できる迅速なエキスチュー（現場外）検証ツール；2）押出機が1方向にしか嵌まらないポカヨケ機構で誤校正を防止；3）製造フロアに適したコンパクトな12インチ×12インチフットプリント。

もう一人の機械エンジニアBennettが最終ジグを完成させました。システムはOmega DFG35フォースゲージを中心に構成されます。押出機がレセプタクルにスライドし、浮動スプリング駆動アイドラーホイールがゲージプローブに力を伝達。ゲージはリニアレールにマウントされ、アイドラー軸に沿って自由に移動可能。溶着真鍮インサートを通した浮動ヘッド付きサムスクリューが、トルクを導入せずにゲージをアイドラーに押し付けます。

Bennettはいくつかの3Dプリント特有の機能を取り入れました。「ファイバーストライピング」技術を用い、20-40レイヤーごとにファイバー強化を追加し、非常に強靭かつ材料効率の良いパーツを実現。押出機レセプタクルは単一パーツとして製造されました——これは複数の高コストCNCセットアップを必要とした形状です。

今日、このジグは製造施設に設置され、技術者の時間を節約し、より多くのMark Twoプリンターを顧客に届ける合理化された品質管理ワークフローを実現しています。