アディティブ製造：現代のサプライチェーン課題を解決するソリューション

過去数年間、世界中の企業がサプライチェーンの問題を経験し、世界的なパンデミックが大小問わずビジネスに影響を与えたことが明らかになりました。消費需要の急増に加え、海上コンテナとドック労働者の不足、航空貨物能力の低下、トラックドライバー不足が港湾混雑を引き起こしました。船舶が数日、時には数週間も沖合で待機せざるを得ない状況が続き、問題は継続しています。2021年末から2022年初頭にかけて、コンテナ船は米国港湾で平均7日間待機していました。

これらのサプライチェーン混乱は製造遅延も引き起こしました。2021年10月には全業界で原材料のリードタイムが過去最長を記録し、その後も大きな改善は見られていません。例えば、半導体メーカーは電子モジュール、レンズ、バルブ、ポンプなどの重要設備を18ヶ月待たなければなりません。

アディティブ製造（積層造形）は、サプライチェーン問題への必要不可欠な救済策となり得ます。少量生産、品質管理、材料コストの面で複数のメリットを提供し、従来のサプライチェーンへの実行可能な代替手段、混乱期におけるより予測可能な資産となります。

なぜアディティブ製造なのか

アディティブ製造（一般に3Dプリントとして知られる）は、切削加工のような除去加工法とは異なり、部品を直接層ごとに製造・プリントするプロセスです。高精度で高度にデジタル化されたプロセスであり、金型、型、特殊切削工具の必要性を排除し、工具とセットアップを大幅に削減します。

従来の製造方法と比較して、アディティブ製造技術には以下の利点があります：

リードタイムの短縮

アディティブ製造により、より高速な試作と少量生産が可能になり、企業は設計イテレーションと製品検証プロセスを加速し、製品をより速く市場投入できます。例えば、COVID-19対応として、最初にアディティブ製造でフェイスシールドを開発・生産しましたが、需要増大に対応するため後に射出成形に移行して生産をスケールアップしました。

工具が不要なため、最終設計が完成しプリンターが利用可能になれば、数時間または数日で最終用途部品をプリントできます。射出成形のように、金型設計・製作のセットアップに数週間から数ヶ月かける必要はありません。本質的に、最終設計完了とプリンター可用性が揃えば、即座に生産ランを開始できます。

柔軟性と俊敏性の向上

3Dプリンターにより、企業はオンデマンドで部品をプリントでき、驚異的な柔軟性と俊敏性を実現します。3Dプリント技術では、カスタム製品を迅速かつ安価に作れるだけでなく、需要変動に応じて製品の増産・減産も容易です。

射出成形で生産を拡大する場合、リリース後の設計変更にはさらに数週間から数ヶ月の金型製作待ちが発生します。工具が不要な3Dプリントなら、企業は迅速に方向転換できます。例えば、パンデミック初期にはHPが230万個以上の医療部品（鼻咽頭スワブ、個人防護具、人工呼吸器部品）を、需要が動的に増大する中でプリントしました。射出成形なら金型設計・製作に数ヶ月を要していたでしょう。

分散型生産

3Dプリント技術を用いることで、企業は生産を分散化できます。単一拠点で製品を製造し世界中に出荷する代わりに、使用地点近くまたは使用地点で製品を製造できます。分散生産はサプライチェーンを劇的に短縮し、多くの潜在的ボトルネックを排除し、製品の市場投入までの時間を加速させます。2021年には52%の企業がローカライズ生産を検討していたのも無理はありません。

最終目的地に近い場所で製品を製造することで、企業は輸入製品に関連する多くの伝統的問題（港湾混雑による遅延、COVID-19ロックダウン、貿易戦争による価格高騰と関税急上昇）を回避できます。アディティブ技術と分散生産システムへのシフトは、製品を消費者の手に速やかに届け、長距離輸送コストを回避し、輸送関連の温室効果ガス排出を削減することにもつながります。

倉庫コストの削減

3Dプリンターにより、企業はオンデマンドで製品を製造でき、必要な部品数だけを生産し、直接顧客に出荷できます。これにより供給と需要をより完璧にマッチングできます。倉庫を購入・賃借する代わりに、デジタル在庫に頼り、顧客注文時に部品を生産できます。

倉庫空室率がわずか3.6%で、より多くの企業が製造の国内回帰とサプライチェーン多様化を進める中で需要はさらに増加する見込みです。オンデマンドプリントとデジタル倉庫への移行（物理在庫の保管ではなく）は、多額の資本を節約できます。

生産サイクルにアディティブ製造を組み込むことで、将来の混乱を回避できるか？

多くの企業が将来のサプライチェーン混乱を回避するための行動が必要だと考えていますが、どの対策を講じるべきか特定するのは困難です。戦術を変更した企業の多くは短期的な対策に依存しています。実際、AlixPartnersが調査した3,000人のCEOのうち、半数未満しか長期的なサプライチェーン混乱緩和策を講じていません。

生産サイクルにアディティブ製造を組み込むことで、企業は将来のサプライチェーン混乱を緩和または回避できます。アディティブ製造は分散型製造を支援し、よりシンプルなサプライチェーンと柔軟性・俊敏性の向上を可能にするからです。企業は製品を目的地に近い場所で製造でき、深刻な港湾混雑などのサプライチェーンボトルネックを潜在的に回避できます。アディティブ製造では必要な正確な数量を生産でき、倉庫への過剰出荷を削減できます。

従来のサプライチェーンをアディティブ製造サプライチェーンに置き換えるリスクとは？

アディティブ製造の多くのメリットを考えれば、3Dプリント製品・サービスの世界市場が2020年に約126億ドルに達し、今後数年間でさらに成長することは驚くに値しません。より多くの企業が、より短く柔軟なアディティブサプライチェーンを再構築しているためです。しかし、射出成形やCNC加工の設計・作業にキャリアを費やしてきた人々にとって、これらの新しい破壊的プロセスへのシフトは困難かもしれません。

3Dプリントでよく遭遇する問題には、反り、割れ、層間接着不良、部品破損があります。幸い、製造装置と材料の技術進歩、設計から製造までライフサイクル全体で働くエンジニアたちにより、これらの問題はより小さく、頻度も低くなっています。例えば、溶解積層法（FDM）では、レイヤーシフト、ストリンギング、アンダーエクストルージョン、オーバーエクストルージョンが起こり得ますが、経験豊富なエンジニアと製造技術者が継続的に解決策を開発し部品品質を向上させています。他のアディティブ技術（SLA、SLSなど）でも、より多くの用途を可能にするプロセス進歩が達成されています。しかし、これらの進歩には、これらの新規プロセスを開発・採用する知識と専門性を持つ3Dプリントパートナーが必要です。

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