インダストリー4.0と分散製造が持続可能な生産を推進

メーカーは3Dプリンティングなどの技術を採用し、一部生産をローカルに移し、より持続可能な材料を使用し、廃棄物を削減しています。

現在のパンデミックは、世界的なサプライチェーンにおける多くの新旧の課題を露呈させました。ロックダウンによる工場閉鎖、多くの生産ラインのリツール必要性、航空貨物と海上輸送のサプライラインの世界的混乱などです。

多くの国、特にアジアではほとんどの工場が通常運営を再開しましたが、必要な防護具を届けるために求められた流通の変化により、空の輸送コンテナが異常な場所に残されました。それらの回収にはコストがかかり、今やメーカーは製品を顧客と流通センターに送る際、追加の輸送コストと遅延に直面しています。

メーカーは生産を海外に移すことに満足していたが、今では国内回帰を望む

2010年、故Andy Grove氏（元インテルCEO）はBusinessweekにこう書きました：「米国企業は、製造だけでなくエンジニアリングさえ、海外でより安く行えることを発見しました。そうしたとき、マージンは改善しました。経営陣は喜び、株主も喜びました。成長は続き、さらに収益性高くなりました。しかし、雇用創出マシンは失速し始めました。」

アジアのメーカーは速く学び、LCD、射出成形（中国での巨大な玩具製造投資の結果）、リチウムイオン電池、ワイヤレスカード、コントローラーボード、フレックス回路などのキーコンポーネントで産業を確立しました。米国企業は喜んでそれに応じ、ハイエンドの設計と革新的製品のエンジニアリングは自社にあると考えました。

今、多くの工場が必要なコンポーネントを確保するために奔走する中、多くのOEMが生産を市場に近づける革新技術を探しています。

3Dプリンティングやレーザー加工などの技術により、限定シリーズのローカル生産が、射出成形やウォータージェット製造と競争力のある価格で可能になります。

過去10年間で、3Dプリンティングは非常に限定的な生産にのみ使用される実験的技術から、複数業界向けの大量の特殊部品を生産する技術へと進化しました。

特にコンシューマーエレクトロニクス市場の大手企業は、プロトタイプ設計とパッケージングで特に、新製品開発タスクの一部を何年も前からアウトソーシングしてきました。今、当初は外部の人間を新製品に関わらせることを躊躇していた中小企業も、3Dプリントコード開発、製品検証、新製品の屋外テストなどを外部サプライヤーに依頼するよう求めています。

「初期のロックダウン以来、特に中規模から大規模の企業である複数のクライアント向けの業務に変化が生じています。人々が移動や通常の職場への出勤を避けることが推奨される今、テレワークする従業員と海外の開発チームが、設計とプロトタイプの開発を依頼してきます」と、バルセロナのFabCafeオーナー、David Tena氏は言います。「例えば、シカゴ拠点の企業のために、電子デバイスのケースを設計し、彼らの電子開発チームと連携し、双方が行う変更と改善を共有し、反復を3Dプリントして物理的にテストしています。」

新素材がより持続可能な生産と廃棄物削減を可能に

産業用3Dプリンティングは、多くの幾何学的構造の生産を可能にし、製品設計プロセスを簡素化します。また、比較的環境に優しいです。低〜中量生産では、リードタイムと総生産コストを削減できます。

3Dプリンティングでは、従来の製造とは異なり、単位あたりのコストが生産量に依存しません。また、世界中のどこでもまったく同じ仕様で同じ部品を生産できるため、輸送コストを節約し、生産をより持続可能にします。さらに、産業用3Dプリンターがより安価かつ高速になるにつれ、部品をオンデマンドで製造できるため、保管と大規模在庫の必要性が低下します。

現在、ほとんどの産業用3DプリンターはPA11やPA12などのポリアミドを使用しています。これらのハイエンドプラスチックは、安全性、耐久性、信頼性が重要な用途で選ばれる材料です。自動車、医療、スポーツ、航空などの業界で信頼性の高い部品の製造に使用されます。PA11はリサイクル材料100%で作られたバイオポリアミドで、循環型経済イニシアチブの支援に不可欠です。最近まで、その高価格のため、これらの材料は低コスト消費財には高すぎました。

HPや他のメーカーは現在、高温ガラスや一部の金属など、他の材料も使用しています。

さらに、基本的な電子回路を3Dプリント部品に印刷することが可能になりました。ここでの新規性は、3Dエレクトロニクスをオブジェクトに埋め込んで印刷することです。したがって、ほぼゼロの限界増分コストで、センサを組み込めます。すべてのアイテムに電力線、信号線、センサを3Dプリント部品に埋め込めます。

「インダストリー4.0が経済的に分散製造を可能にすることは、製品の構築と流通のあり方を変えられることを意味します」と、HPの3Dプリンティング担当バイスプレジデント兼ジェネラルマネージャー、Ramón Pastor氏はIoT Timesのインタビューで語りました。「世界で消費される燃料、この場合は化石燃料の最大半分が、製品を生産地から消費地へ輸送するために使われているという推計があります。この意味で、インダストリー4.0、デジタル製造、3Dプリンティングの組み合わせにより、このパラダイムを変え、分散製造へ移行できます——基本的に、必要なものを、必要なときに、需要の隣で製造するのです。」