積層造形（3Dプリンティング）が現代生産工場に革命をもたらす：設計から修理まで全プロセスを変革

過去10年間、積層造形（アディティブ・マニュファクチャリング：3Dプリンティングとも呼ばれる）は多くのヘッドラインを飾ってきました——コンシューマー向け3Dプリンティングのハイプから、設計・製造コミュニティへの実質的なインパクトまで。この技術に注がれたインクの量は莫大で、十分に正当なものです。3Dプリンティングは、業界が設計し、生産部品を作り、アフターマーケットで製品をサポートする方法を変えています。このブログでは、3Dプリンティングが今日どのように製造業を変えているかを掘り下げます。今後、積層造形がさらに製造業をどう変えていくかについての今後の投稿にもご期待ください。

3Dプリンティングが製品の市場投入スピードを変える

3Dプリンティングが設計プロセスに与える影響の直接的な結果は、新製品開発のスピードです。与えられた設計のためのツーリングを待つ代わりに、設計者はオンサイトでプリントするか、CADファイルをサービスビューローに送信し、数時間〜数日で部品を入手できます。以前は、数週間、数ヶ月、時には数年が常識でした。これは全体的な製品開発ライフサイクルに圧縮効果をもたらします。効果的な設計に要する時間が圧縮されるため、最終部品設計の意思決定がはるかに速く行えます。

3Dプリンティングが設計の効果を変える

3Dプリンティングはプロトタイピング技術として成長しました。アイデアから有形モデルへ、以前は想像もできない速さで移行できる方法を提供しました。コンピュータプログラムで設計を起こし、プリントに送ることを可能にすることで、新設計の市場投入までの時間が劇的に短縮されました。このスピードと相まって、3Dプリンティングはより良い製品を市場に送り出すことにも貢献しています。有形設計での高速イテレーションにより、以前なら数ヶ月（と多額の追加ツーリング投資）を要したエンジニアリングの欠陥や悪いエルゴノミクスを、より早期に特定し、最終設計に修正を取り込めます。その結果、設計者がより短期間で多数の設計を探索し、より良い最終設計に到達できるため、部品の一般的な品質が向上します。

3Dプリンティングがツール製作の方法を変える

3Dプリンティングが最終使用部品の創造をどう助けるかに注目が集まりがちですが、プロトタイピング以外の初期用途の一つはツール製作でした。約10年前、3Dプリンティングで利用可能なエンジニアリング・サーモプラスチックの範囲が大幅に拡大しました。これは押出式と粉末床式3Dプリンティングシステムの成長と同時期に起こりました。これらサーモプラスチックが利用可能になると、管理者とエンジニアは、日常的に直面するユニークな実用的課題を3Dプリンティングで解決できるか検討し始めました——これはフィットやフォームモデルをはるかに超えていました。用途には、ユニークなジグ、治具、カスタム・エンドアーム・エフェクターの作成など、アイテムのより良いハンドリングを可能にするものが含まれます。3Dプリンターは、従来の大量生産技術では決して適さない、これらしばしば独特な形状を経済的に製造するユニークな能力を持つと判明しました。このように、3Dプリンティングはショップフロアで働く人々だけでなく、最終使用部品を設計・製造する人々を、製造業がどうサポートするかを変えました。

3Dプリンティングが「修理」の方法を変える

3Dプリンティングが今日製造業を変えるもう一つの方法は、モノを直す方法です。3Dプリンティングは、交換部品のオンデマンド製造を可能にします。もちろん、これは常に必要というわけではありません。時には交換部品が近所の大型ホームセンターで手に入ります。しかし、時にはそれらの部品が入手困難で、特に生産終了製品では顕著です。1950年代のコレクターカーが故障した場合、グローバルマーケットで部品を探し回るより、プリントして作った方が合理的なことがあります。

これは、50年前の組立ラインから部品が欠けており、停止が毎分収益損失を生む場合、さらに顕著です。あるいは、前方展開拠点にいて、航空機が交換部品をその場でプリントしないと飛べない場合など。これらいずれの状況でも、3Dプリントでストップギャップ（つなぎ）ソリューションを作れる意義は大きく、印刷品質の進歩により、これら「短期的解決策」がやがて「長期的解決策」になる可能性さえあります。

まとめ：積層造形は多くの面で製造業を変革し、さらなる進化が待っている

積層造形は、私たちがモノを作る方法を根本から変えました。設計からツーリング、交換部品まで、積層造形はゲームチェンジャーです。そのインパクトはまだ始まったばかりで、マシンの速度と能力がまさにティッピングポイントを超えたところです。次回のブログでは、積層造形が今後数年でさらに製造業にどうインパクトを与えていくかについて語ります。