ラピッドツーリング：最先端製造で自動車生産を変革

製造分野の最近の発展は多くの業界を後押ししてきましたが、自動車分野ほどイノベーションの恩恵を受けた分野は少ないでしょう。自動車、バイク、トラックなどあらゆる輸送機器の製造業者は、積層造形と減材製造の両面で最新技術開発をいち早く採用してきました。この流れの中で、ラピッドツーリングは自動車業界に大きな影響を与え、生産スピードとコスト効率の面で可能性の限界を押し広げてきました。

ラピッドツーリングは以前から車両生産の重要な一部でしたが、近年の技術進歩の普及によりさらに加速しています。多くの企業が積層造形プロセスの活用によりツーリングを完全に排除する方向に動く一方で（特定の工具を不要にする）、他のセグメントでは独自の最適化された生産チェーン構築に力を入れています。また、機械加工工場と熟練機械技師の増加により、工具、金型、あらゆるユーティリティの製造がこれまで以上に容易になりました。

ラピッドツーリングが自動車業界を変えている主な側面をいくつか紹介します：

コスト効率

収益性の観点から見ると、ラピッドツーリングを構成する複合的手法は、他に類を見ない規模でのコスト削減機会を提供します。これは自動車メーカーにとって特に重要で、生産レベルに応じてかなりの台数を生産する傾向があるためです。ラピッドツーリングは大量生産には適しませんが、生産チェーン内の他プロセスでは、それほど大量でないケースもあります。

したがって、大量生産を目指さない企業であれば、ラピッドプロトタイピング手法を必要とする多くの部品が出てくる可能性があります。こうしたプロセスは、既存車両へのアドオンやカスタマイズ部品など、必要数量は少ないが大きく変動する場合に特に有用です。また、低コストで設計のカスタマイズと再反復が可能な点でも役立ちます。

このコスト効率の結果、ラピッドツーリングは多くのレベルで規模の経済をもたらします。特に少量生産ランにおいて顕著です。全体として、コスト削減の主領域は生産サイクルタイムの短縮です。生産スピードは重要な要素で、自動車生産ではあらゆるプロセスで数日短縮するだけで、長期的に数千ドル規模の節約になります。

より速いツーリングにより、製造業者は非常に短期間で複数のプロトタイプをより経済的な価格で入手できます。これにより、設計調整や新アイデアのテストにおいて大きな自由度が得られます。従来の金型・工具では時間がかかりすぎて再設計が複雑でしたが、ラピッドツーリングならこのプロセス全体が安価になり、プロセスとリソースが解放されます。

ラピッドツーリングは、自動車メーカーがより安価なプロトタイピングと、より労働効率の良い設計を行うことも可能にします。第一に、ラピッドツーリングは労働投入が極めて少ない一連の自動化手法を必要とします。また、設計反復回数を減らせるため、作業時間を節約し、プロセスとリソースを最大効率で合理化できます。

時間効率

コストと時間の節約が交差する領域の一つがテストです。より速いテストとターンアラウンドタイムにより、ラピッドツーリングとプロトタイピングは特定コンポーネントの製造業者に大きな機会を提供します。より速い設計プロセスに加え、設計の変更と改善を容易に行えます。ラピッドツーリングにより、製品が製造業者の求める正確な特性と機能を持つまで、金型設計を調整・改良できます。その結果、設計欠陥を生産前に特定・対処でき、後工程での追加時間とコストを節約できます。

Mirror Controls International（MCi）のケースでは、このスピードが大きなメリットをもたらしました。同社は新タイプのアクチュエータバックプレートを開発しており、根本的に新しい生産プロセスが必要でした。最終的にコンポジットSLA材料「Somos PerFORM」を新アクチュエータバックプレートのプロトタイプに採用し、MCiの従来型アルミニウム射出成形金型を置き換えました。3DプリントSLAツーリングにより、コストを60%削減し、プロトタイピングプロセスを丸3週間短縮しました。

製品開発において重要なのは、本格生産移行前にテスト可能なプロトタイプを作ることです。MCi製品設計者のEvelyne Salters氏は次のように述べています：「新アクチュエータバックプレートのようなプロジェクトでは、新設計を検証するプロトタイピングが必要です。アルミニウムで部品のツーリングを作るのは非常に高コストで時間がかかります。より低投資で、最終生産と同等または同じ材料を使える新しいアプローチを探していました。バックプレート開発をコスト効率良く、速く、柔軟に、より現実的に行うことが目的でした。」

耐久性のある機能的ツーリング

ラピッドツーリングの精度と一貫性により、製造業者は精密で耐久性のある機能的部品を製造できます。最終製品自体ではないかもしれませんが、これらのツールは最終製品製造で主要な役割を果たします。こうしたプロトタイプには、他部品との組み立て時の嵌合やクリアランスを検証する工具、機能テスト用アイテムなどがあります。例えばVolvoは幅広い目的でラピッドツーリングを活用しています。

ラピッドツーリングの利点は、最終製品材料と類似の特性を持つ材料で部品を製造でき、コンセプトモデルよりも寸法精度に近づけられる点です。生産数量は通常少量ですが、ハードツーリングを用いれば比較的大量生産も可能です。

ゴム型鋳造は、常温硫化ゴムを用いて機能的プロトタイプを製造する優れた方法です。さらに高品質でより複雑なプロトタイプを作れる手法として、インベストメント鋳造（ロストワックス鋳造）があります。これらは自動車業界で有用なプラスチック類に特に適しています。

デジタル化

CNCや3Dプリントと同様、ラピッドツーリングの特定形態もデジタル性により大きなメリットをもたらします。しかし、ラピッドツーリングは往々にして複数の異なる手法の組み合わせであるため、単一手法だけを使う場合以上の追加メリットがあります。例えば、自動車会社の異なる拠点間で業務分担しやすくなります。一拠点で工具設計し、デジタルモデルを瞬時に送信し、別拠点でテストし、承認されればどこでも利用可能です。これは特に3Dプリント金型で有用で、社内生産もSTLファイルとして他拠点へ容易に送信できます。

結論

ラピッドツーリングは自動車業界で重要な位置を占めています。特にミラー、ダッシュボード、ステアリング機構などの一般的な車両機能を担当するコンポーネント開発者にとってです。技術が進歩するにつれ、材料の種類を増やすなど弱点分野の改善が進み、より多くの生産チェーン領域で確立されていくでしょう。ご質問があれば、共に解決するためお気軽にお問い合わせください！