Autodesk の Robert Yancey がアディティブ マニュファクチャリング、ジェネレーティブ デザイン、インダストリー 4.0 について語る – Expert Insights

設計からワークフロー管理に至るまで積層造形においてソフトウェアが果たす役割はますます重要になっています。ソフトウェア業界の主要企業の 1 つである Autodesk は、 製造や建設を含む幅広い業界向けのソフトウェアを開発する数十億ドル企業です。 幸運なことに、オートデスクの製造および生産産業戦略および事業開発担当ディレクター、ロバート ヤンシー氏と話すことができました。積層造形分野で 25 年以上の経験を持つヤンシーは、現在、積層造形に加えサブトラクティブ技術やハイブリッド技術を含むオートデスクの製造ソリューションのビジネスおよび業界戦略を監督する責任を負っています。今日は、オートデスクが積層造形の導入促進にどのように貢献しているか、ジェネレーティブ デザインが非常に重要である理由、業界がラピッド プロトタイピングから量産にどのように移行できるかについて説明します。

アディティブ マニュファクチャリングに関する幅広い背景をお持ちですが、長年にわたって業界がどのように進化してきたかをどのように見てきましたか?

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ロバート ヤンシー氏、オートデスク、製造および生産産業戦略および事業開発担当ディレクター [/caption]ここ数年で起こった主な出来事の 1 つは、積層造形がプロトタイピングを超えて進むことができるという考えです。医療および歯科では、これがしばらくの間行われている用途があります。しかし、医療業界の外では、人々がこのテクノロジーに注目し、実際には他の方法では不可能な部品を製造したり、少量生産したりできることに気づき始めています。コストの削減と速度の向上により、生産に添加剤を使用する可能性が高まっています。もちろん、それを現実にするためには、乗り越えなければならないハードルや課題がまだたくさんあります。しかし、私たちは、実稼働アプリケーションに添加剤をどのように使用できるかを検討している多くの企業と取引しています。

Netfabb から始めて、オートデスクの製品について詳しく見ていきましょう。 Autodesk Netfabb は積層造形の利用促進にどのように貢献していますか?

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オートデスクの Netfabb ソフトウェアの 2019 年リリースにおける重要なアップデートの 1 つは、複雑な格子構造の生成を可能にする Lattice Commander です [画像クレジット:Autodesk] [/caption]Netfabb は印刷準備ソフトウェアです。これを使用すると、STL ファイルを操作し、サポート構造を生成できます。このテクノロジーはかなり前から存在しているため、私たちはワークフローをより効率的にすることに重点を置いています。そうは言っても、Netfabb には独自の利点を提供する追加機能がいくつかあります。たとえば、当社には高度なツール パス技術がいくつかあります。これを使用している企業では、プロセスの速度が大幅に向上しました。金属添加剤については、粉末床溶融技術をシミュレートできるシミュレーション機能もあります。これは、残留応力、歪み、リコータブレードの干渉などを調査できることを意味します。実際にビルドにコミットする前に、これらすべてを仮想的に行うことができます。さらに最近では、そのテクノロジーをハイブリッド ワークフローに適用しています。ここでは、通常、ワイヤ アーク プロセスなどを使用して金属を堆積し、その後、堆積後に部品を仕上げることができる機械加工機能を開発します。また、指向性エネルギー堆積プロセス中にシミュレーションも実行します。

ハイブリッド製造は現在どの程度普及していると思いますか?

市場では多くの関心が寄せられていますが、ハイブリッド製造はまだかなり新しいものです。現在、ハイブリッド製造を完全に活用している顧客はほんの一握りです。しかし、展示会では、石油・ガス産業などの業界内のアプリケーションや、粉末床溶融技術ではサポートできない大型部品向けのハイブリッド機械ベンダーがさらに多く見られるようになってきています。

ジェネレーティブ デザインはオートデスクの戦略の一部であることは明らかです。Fusion360 はオートデスクのジェネレーティブ デザインのビジョンをどのように実現しますか?

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オートデスクのジェネレーティブ デザイン ソフトウェアのビュー。 [Youtube 経由の画像] [/caption]オートデスク ジェネレーティブ デザインが、他のジェネレーティブ デザイン ソリューションを提供するものと異なる点の 1 つは、単一の最適化されたソリューションを提供しないことです。当社は、お客様の要件を満たすさまざまなソリューションと、それらのソリューションを簡単にナビゲートできるツールを提供します。個人的には、業界は一般的に、ジェネレーティブ デザインを軽量化ツールとして位置づけてきたと思います。他の方法では効率的に製造することが難しい設計を思いつくため、特に積層造形に適しています。しかしオートデスクでは、ジェネレーティブ デザインを、エンジニアリング機能とビジネス価値の両方を探索できる設計探索テクノロジとして真剣に検討しています。私たちは、2 軸または 3 軸加工にジェネレーティブを使用できるなど、非常に一般的な製造技術の導入を開始しました。年間を通して、さらに多くのものが登場するでしょう。したがって、ジェネレーティブ デザインは、今日伝統的な製造方法を使用して製造を行っている人々にも適用できるようになります。私たちが取り組んでいるもう 1 つのことは、より多くのビジネス トレードオフを含めることができるようにすることです。たとえば、設計プロセス中にコスト、スケジュール、材料のトレードオフを検討できるようにすることです。キャストなどのビジネスをワークフローに組み込み始めると、人々はエンジニアリングのパフォーマンスとビジネス価値の間のトレードオフを同時に行うことができるようになります。

よく話題になるのは、積層造形のための新しい設計アプローチの必要性です。これについてはどう思いますか？

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Autodesk Fusion 360 ジョイント [画像クレジット:Autodesk] [/caption]はい、それは間違いなく大きなギャップです。私は最近、MIT が主催するコンソーシアムに参加していました。そこでは、添加剤の設計というテーマそのものに丸 1 日が費やされました。多くのお客様から、非常にバラバラなワークフローで作業しているという声をいただいています。彼らは CAD ツールで設計プロセスを実行し、それを STL ファイルに変換して、Netfabb などのビルド プロセッサにインポートします。そこからデータはマシンに送信され、マシンはそのデータを収集します。そのため、適切に接続されていないデータがサイロ化されてしまうことになります。それが Fusion 360 のビジョンであり意図です。コンセプトから印刷までを行うことができ、すべてのデータを適切なコンテキストと適切な形式で保持し、適切な方法で個人に提示できる単一の環境を作成することです。積層造形ワークフローには複数の人が関与しており、全員が異なるデータを必要とし、異なる形式が必要になることもよくあります。 Fusion360 のビジョンは、これらすべてを中心にあるデータと実際に統合して、このエンドツーエンドのワークフローを作成できるようにすることです。また、ワークフロー管理ソフトウェアなど、追加エコシステム内の他のテクノロジー プロバイダーと協力して、ユーザーが便利で効率的な方法で仕事を完了できるように、他のテクノロジーを提供している人々と提携できるようにすることにも関心があります。

パートナーシップとコラボレーションについて言えば、オートデスクはかなりの数の提携とコラボレーションを発表しており、HP と GE Additive はその最新のものの一部です。パートナーシップに対するオートデスクのアプローチは何ですか? また、業界内でコラボレーションの役割をより広範にどのように考えていますか?

そうですね、添加剤分野はまだ比較的小さな業界です。成長するには、その分野内の他のテクノロジープロバイダーと協力する必要があることを人々は認識していると思います。それは間違いなく顧客が求めているものです。彼らは、業務においてばらばらのワークフローとサイロに存在し、すべてを統合できないことにうんざりしています。私たちは、過去 18 か月にわたって GE Additive および HP との対話を開始しました。彼らは、より多くの機械やより多くの材料を販売する能力を制限する原因の 1 つは、このバラバラなワークフローであると私たちと同様の見解を表明していました。彼らは、私たちと協力して、自社のマシンに対してより一貫したワークフローを確立できるようにしたいと考えていました。彼らは現在業界で最大手の 2 社であるため、この問題の解決に協力するには良いパートナーであると判断しました。しかし、私たちの目的は、あらゆるマシン ベンダーが Fusion 360 や外部テクノロジー ベンダーとワークフローを作成できるプラットフォームを提供できるようにすることです。

他にお話しできるパートナーシップはありますか?

私たちは最近、TCT Asia で Farsoon および Arkema とのパートナーシップを発表しました。これは興味深いですね。Arkema が材料サプライヤー、Farsoon が機械ベンダー、そして当社がソフトウェア サプライヤーだからです。つまり、材料、機械、デザインだけが重要なのではありません。実際には、プロセス、材料との 3 つすべてが重要です。 デザイン。アディティブ マニュファクチャリングを使用して人々に最高の成果を生み出すためには、3 つすべてが連携する必要があります。

先ほど、積層造形におけるラピッド プロトタイピングから量産への移行が進行していることについて言及しました。これを確実に実現するために必要な重要な要素は何でしょうか?

それはある程度業界に依存します。医療や航空宇宙などの非常に規制の厳しい業界では、部品をどのように認証するかという問題が常に発生します。設計、材料、プロセスを認証する必要があるという事実は、他の製造技術とそれほど変わりません。ただし、添加剤の場合はプロセスが異なり、材料も異なる場合があるため、認証を取得するにはそのプロセスを経る必要があります。これは、本番環境に入るために必要なことの 1 つです。また、一般的にテクノロジーへの馴染みも薄れています。企業は積層造形の機会に注目していますが、多くの場合、迅速に生産に移行する方法を実際に理解するためのテクノロジーに関する十分な専門知識がありません。かなり早く取り組んでいる企業もあれば、まだ取り組み始めたばかりの企業もあります。私たちが気づいたことの 1 つは、多くの顧客が単に一般的なトレーニングを希望して私たちを訪れているということです。彼らは、積層造形の機会と障害がどこにあるのかを理解し、必要なプロセスと材料、そしてこれらすべての要素がどのように設計に反映されるかをより深く理解して、このテクノロジーを生産にどのように使用できるかを検討し始めることができるように支援を求めています。多くの場合、コストも依然として障壁となっています。それに加えて、テクノロジーの使用方法と設計方法、および添加剤がビジネスにとって実際に意味がある場合のビジネスケースの作成方法に関する知識の不足を組み合わせると、依然としてかなりの数の制限要因があると言えます。

さらなるトレーニングの必要性は Autodesk University ユーザー カンファレンスの内容に影響を与えましたか?

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Autodesk University 2018 [画像提供:Autodesk] [/caption]そう、Autodesk University は私たちが何年も開催してきたユーザー カンファレンスであり、まさにユーザー主導のカンファレンスです。私たちはお客様に実際に多くのクラスを教えてもらい、多くのコンテンツを提供してもらっています。どのセッションが全体的な議題に含まれるかを決定できるプロセスがあります。はい、Autodesk University では添加剤への関心が高まっています。これを追跡すると、Autodesk University にはさらに追加的なクラスやコンテンツがあることがわかります。また、この地域や大学のコンサルタントとの提携も検討しています。私は最近、提携先のMITに来ました。彼らは大学生ではなく社会人に焦点を当てた多くの教育カリキュラムを開発しています。彼らは今年そのコースを導入し、大きな反響を得ています。私たちは、そのようなトレーニング コンテンツを提供できるように、またトレーニング コンテンツの開発を支援するオートデスク テクノロジを提供できるように、彼らと協力しています。私たちは、多くのトレーニングを実施し、お客様とトレーニングを受ける人々にとって最高のソフトウェア エクスペリエンスを開発することに集中できる外部プロバイダーを真剣に検討しています。

AM のビジネスケースを作成するという課題について:このテクノロジーを初めて使用する企業は、どのようにして導入戦略を立てることができるでしょうか?考慮すべき要素にはどのようなものがありますか?

私の見解では、多くの企業は積層造形に取り組み始めると、従来のプロセスを使用して設計された部品の生産を開始します。印刷もできるので、3D プリントしたパーツを手に持って自慢できるのは素晴らしいことです。しかし、それがうまくいかないのは、ビジネスケースを見つけようとするときです。部品が鋳造または機械加工用に設計されている場合、多くの場合、特に中量から大量の量の場合、それらの技術の方がコスト効率がさらに高くなります。ビジネスケースに合わせて行う必要がある教育の一部は、付加価値を実際に提供できる唯一の方法である部品、コンポーネント、またはシステムにどのように価値を提供できるかということです。 GE のリープ燃料ノズルなど、世に出ている有名なケーススタディをいくつか見てみましょう。また、HP との Penumbra のケーススタディもありました。これらは、実際に最初から加算用のパーツを設計することになります。これにより、実際にパフォーマンス上の価値が達成されます。したがって、本当に白紙の状態でパーツを設計できることになります。明らかに、それを行うにはテクノロジーをよく理解する必要があり、ソフトウェア ツールがそれをサポートできる必要があります。私たちが重点的に取り組んでいることの多くはこれです。

特定の業界またはアプリケーションにおける AM の重要な機会はありますか?

もちろん、現在、医療と航空宇宙が 2 つの最大の市場です。しかし、オートデスクの中核市場である設計と製造に目を向けると、重要なチャンスは産業機械、つまり中小規模の機械工場や製造施設にあります。私たちにとって興味深いのは、その業界から実際にかなりの関心が寄せられていることです。彼らは、航空宇宙産業や医療産業よりも、これらの産業の部品に高い料金を請求できる場所をはるかに意識しています。消費者製品向けの 3D プリンティングもますます注目を集め始めています。ハイブリッド ワークフローに関して、私たちが関心を寄せているもう 1 つの分野は、ツールに付加技術を使用することです。それはとても大きかったです。治具や治具はこのテクノロジーで長い間利用されてきましたが、工具インサートの用途は限られていました。しかし、添加剤を使用してより迅速にプロトタイプを作成して工具を作成し、より多くの反復を実行できるというアイデアへの関心がかなり高まっています。最終的には依然として従来の切削工具が使用される可能性がありますが、そのプロセスを通じて添加剤が提供できる価値は数多くあります。また、数百または数千だけが必要なアプリケーションもあり、追加ツールを使用することでよりコスト効率の高い方法でそれを実現できます。

建設業界向けの添加剤についてはどうでしょうか?このテクノロジーの導入は非常に遅れていますが、 可能性は非常に大きいようです。

建設業界における添加剤の用途はオートデスクの注目を集めており、私たちは注意深く監視しています。建設は当社が取り組む重要な市場であるため、当社はそれを実現するのに非常に有利な立場にあります。ロボットがコンクリートを印刷するビデオを誰もが見たことがあると思いますが、それは新しい建物設計用にカスタマイズされたノードを作成できるというだけに留まりません。建設業界は、より効率的な建設プロセスを作成し、製造業界が使用しているテクノロジーの一部を活用できるようにする方法について、製造業界に指導を求めています。現在の導入率はまだ非常に初期段階にあります。しかし、この業界にはかなりの関心があり、建設用の 3D プリント技術を開発した企業もいくつかあると思います。これは私たちが工業化建設と呼んでいる分野で、実際には建設業をより製造工場に近づけ、効率を高めることができます。私たちが添加剤を製造業の道具箱の中のツールの 1 つと見なしているのと同じように、添加剤は建設業界の道具箱の中のテクノロジーの 1 つになるでしょう。

より広範な製造エコシステムにおける AM の役割に関して、AM は従来の製造方法を補完するツールであると考えていますか?

添加剤は従来の製造に取って代わるものではありません。しかし、採用が増え続けるにつれて、それが役割を果たすことになるでしょう。はい、補完できます。特定の用途では、従来の製造に取って代わる可能性があります。しかし、私たちはアディティブを、設計から製造、そして市場への移行を最もコスト効率の高い方法で行い、顧客に最高品質の製品を生産する方法を見つけようとしているユーザーが現在利用できるもう 1 つの製造技術であると考えています。

インダストリー 4.0 という言葉はよく耳にします。オートデスクのインダストリー 4.0 のビジョンは何ですか?

インダストリー 4.0、デジタル ツイン…これらの用語はよく耳にします。これは興味深いものです。なぜなら、インダストリー 4.0 は誇大広告であり、実際には自分たちには当てはまらないという一部のお客様からのフィードバックがあるからです。しかし、ワークフロー全体でより多くの人工知能、機械学習、データ分析を活用できることで実際に良い価値を得ている他のお客様もいます。インダストリー 4.0 のビジョンを実際に実現するには、設計と製造のワークフローをより適切に接続することが重要な最初のステップであるというのが私たちの見解です。これが Fusion 360 の真の約束です。私たちは、Fusion 内の機械加工パーツ向けに設計された優れたワークフローを備えています。今年は添加剤のワークフローが出現し始めるでしょう。それはまさに、設計と製造の間のデータを結び付けることです。明らかに、品質管理や検査、サプライチェーン、物流などの下流プロセスとのつながりがあります。しかし、設計データと製造データを結び付けなければ、インダストリー 4.0 のビジョンは決して実現されません。したがって、私たちが現在特に注力しているのは、その設計を製造ワークフローに結び付けることです。

積層造形ワークフローの生産側を実際に管理することになると、現在、このプロセスにはギャップがあると思いますか?特にデータとのつながりがどのように形成されていると考えているか、詳しく説明していただけますか?

これは製造業全体で見られる大きなギャップです。データ点に関して言えば、射出成形金型の作成に当社の機械加工技術を使用している多くのお客様がいます。射出成形シミュレーションも行っております。したがって、当社は射出成形市場と非常に密接な関係を持っています。私は機械加工の顧客の数を調査し、顧客から受け取ったデザインの何パーセントが工具を切削する準備ができているのかを調査しています。彼らの反応はいつも同じです。ほとんどの場合、彼らはそんなことは一度もなかったと言います。私がそれを特徴づけているのは、デザイナーが製造プロセスのすべての複雑さに精通していない場合、 彼らはデザインしていないということです。 製造プロセスについての十分な洞察が得られます。設計が完了すると、それを製造作業に引き渡します。次のステップは、私が「ダンスが始まる」と表現するものです。つまり、設計要件を満たし、製品に必要な時間とスケジュール内で製造できるものを入手できるようにするために、設計と製造の間で前後に踊るダンスです。私たちがやろうとしていることの多くは、そのギャップを埋めることができるようにすることです。私たちは、設計上の決定が製造作業に及ぼす影響について、より多くの洞察を設計者に提供できるようにしたいと考えています。逆の方向にも進む必要があります。したがって、製造エンジニアは、設計変更が必要となる製造作業の時間やコストを節約する機会を検討するかもしれません。設計者は、その変更を行った場合、その部品のエンジニアリング要件に違反するかどうかを知ることができません。私たちはそのギャップを埋め、製品開発プロセスに沿って働く専門家に洞察を提供して、より適切な意思決定を行うために必要な状況で必要なデータを入手できるようにすることに真剣に取り組んでいます。

付加製造において楽しみにしているトレンドはありますか?

変化の速い業界です。したがって、常に新しい企業やテクノロジーが利用可能になりつつあります。私が特に興味を持っているトレンドのいくつかは、強化プラスチックの増加です。複合材料技術は進歩しています。複合材料の興味深いプロセスを開発している企業は数多くあります。これにより、より剛性の高い部品、よりカスタマイズされた部品、他の方法では製造できなかった部品が得られます。ハイブリッド テクノロジーも、非常に興味深い新たなトレンドの 1 つです。これには、溶接プロセスなどの非常に伝統的なプロセスを使用でき、より低コストでより柔軟な設計で高価値のコンポーネントを実現できる方法でそれらを適用できるという利点があります。これらのプロセスの改善速度が向上するにつれて、コストは今後も低下すると思います。これが、製品を市場に出すために必要な部品が 1,000 個だけである生産用途に添加剤を使用することを人々に考えさせる要因になっているのだと思います。

逆に、そのプロセスを加速するために業界が必要とすることが 3 つあるとしたら、それは何でしょうか?

一つ目は教育です。 2 つ目は認証プロセスです。航空宇宙産業や医療産業など、特定の認証プロセスを設けている業界については触れましたが、これらの業界は、添加剤に関してこれを行うのに依然として苦労しています。3 つ目は、添加剤機能の設計だと思います。業界ごとに設計要件が異なるという事実が、事態をさらに複雑にしています。このことを念頭に置いて、添加剤の設計に関する一般的なクラスをどのように教えますか?ツールにはシステムの制限もあります。 CAD ツールと印刷準備ツール間のハンドオフを見ると、問題は CAD ツールが STL ファイルを出力するだけであり、それを操作することです。何かを変更する必要がある場合は、CAD ツールに戻って STL ファイルを再出力してから、変更を行う必要があります。それはあまり効率的なプロセスではありません。逆に、CAD 環境内で変更を加え、印刷プロセスや使用するマテリアルへの影響をすぐに確認できるため、より多くの反復を行うことができ、プロセスの効率が向上します。それは私たちがジェネレーティブ デザインで達成しようとしていることの一部でもあります。ジェネレーティブ デザインでは、解決したいエンジニアリングおよびビジネス上の問題、すべての変数を定義し、ツールが何百もの実行可能な設計オプションを生成できるようにします。その後、それらをすばやく分類し、詳細な分析を行うのに最も興味深いものを判断できます。

最後に、オートデスクにとって 2019 年はどのような年になるでしょうか?

Fusion 360 では、加算的なワークフローが表示されるようになるでしょう。当社は、これらのマシンの顧客向けに非常にシームレスで効率的なワークフローを作成するために、これまでに確立したパートナーシップを継続します。また、今後も現場に登場する複合材料やハイブリッド製造などのいくつかの新しいテクノロジーの最新情報を常に把握し、それらのテクノロジーのユースケースやアプリケーションがどのようなもので、それらが当社の顧客ベースとどこに集まるのかを理解していきます。最終的に、当社は次のような取り組みを倍増します。 オートデスクのソリューションの詳細については、次のサイトをご覧ください。 https://www.autodesk.com ロバート ヤンシー博士について オートデスクでは、ヤンシー博士が、サブトラクティブマシニング、アディティブプリンティング/ファブリケーション、ハイブリッドおよび複合技術を含む製造ソリューションを製造するためのビジネスおよび業界戦略を定義しています。彼は、ジェネレーティブ デザインと製造、高度なシミュレーション、航空宇宙構造設計、および高度な複合材料の分野で認められたリーダーです。彼は、MIT、バージニア工科大学、デイトン大学で航空宇宙工学と材料工学の学位を取得しています。