循環型経済を推進するデジタル製造：価値創造の新たな形

循環型経済は、資源を採掘し、使用し、即座に廃棄するリニア経済の代替案です。循環型経済は、経済成長を有限資源の制約から切り離し、価値創造を消費から切り離し、代わりに製品の継続的なライフサイクル全体に価値を見出します。

目標は、廃棄物を収益化して排除することです。製造企業が自社製品と廃棄物を価値ある在庫と見なせば、リソースをより効率的に使い、価値を高め、顧客ニーズに応える新たな方法を発見できます。実際、マッキンゼーの研究によれば、循環型経済への移行は2030年までに年間約2兆ドルの収益を生み出せるとされています。

それでも、業界全体の価値観と経済観を転換するのは容易ではありません。デジタル製造は、循環型経済への移行を促す3つの主要な変革ドライバーの核心です。

機敏性で需給バランスを実現

最初から廃棄物を減らすには、メーカーは供給と需要のバランスを取るよう努めるべきです。メーカーが予測に基づいて顧客需要を見積もる従来の製造モデルでは、これが困難です。需要を過大評価すれば、リサイクル不能な売れ残り製品で倉庫が埋まり、最終的に埋立地行きになります。さらに、この手法はオンデマンド経済の変動性に対応できるほど機敏ではありません。

デジタル製造は、機敏なテクノロジーを活用して需給を調和させます。デジタル製造とは、コンピュータシステムをメーカーのサプライチェーン、製品、プロセスに適用することです。需給の観点からは、デジタル製造によりメーカーは顧客データを用いて需要をより正確に予測し、必要なときに必要な分だけ生産できます。

メーカーがオンデマンドで製品を作れれば、従来の生産ラインの高い初期コストを回避し、需要への機敏な対応能力を高められます。メーカーが顧客の近くで部品をプリントできれば、サプライチェーンも劇的に短縮されます。平均的なサプライチェーンは、消費財企業の炭素排出量の80%以上、自然資源への影響の90%を占めます。より効率的なサプライチェーンは、ネガティブな環境影響を実質的に緩和できます。

経済的・環境的廃棄物の削減

天然資本を含む既存ストックからより多くの価値を得るために、リサイクル、再製造、再利用を行うことが循環型経済の主眼です。既存ストックからより多くの価値を得ることは、構造的廃棄物を減らし、経済成長を促し、メーカーがより大きな善のために型破りな発想をする力を与えます。積層造形を駆使したデジタル製造は、エンジニアと製品デザイナーが材料使用を最適化して、自ら生み出す廃棄物を最大限に活用するのを助けます。

製造における再生可能・リサイクル可能・無毒材料の使用はまだ新興分野ですが、積層造形が先導しています。3Dプリントは、PLAバイオプラスチックのような生分解性・植物由来材料と相性が良く、これらは自然環境で分解され、バイオマス、二酸化炭素、水のみを残します。循環に適し、循環のために設計された安全な材料を活用することは、循環型経済への貢献と環境影響の軽減につながる簡単な方法です。

エコ意識の高い材料がプロジェクトに必要な製造プロセスで使えない場合でも、デジタル製造だけで廃棄物削減と利益増大に貢献できます。まず、積層プロセスには固有の材料節約があります。固形ブロックから削り出して大量のスクラップを出す代わりに、材料を1ボクセルずつ積み上げます。積層造形の設計自由度向上により、ラティス構造と複雑な形状を活用して部品を劇的に軽量化できます。さらに、3Dプリンターでポリマー製品を製造すると、エネルギー消費を41〜64%削減できます。全体として、研究では3Dプリントが2025年までに製造コストを最大5,930億ドル削減し、市場投入までの時間を決定的に短縮できると示唆しています。デジタル製造は、より多くの再生可能リソースを循環型経済に投入し、そのアウトプットを最大化することで、循環型経済を超強力にします。

サステナビリティを意識した設計

リニア経済は製品設計にも影響します。例えば、機械部品は主に製造容易性を念頭に設計され、必ずしも再利用を考慮しません。そのため、一部のデザイナーはピースを互いに接合するのではなく、取り外し可能なファスナーで接続します。しかし、こうした小さな設計選択が、製品を最初から使い捨てにし、製品ライフサイクルを大きく制限します。

循環型経済のための設計とは、長期的に耐久性があり、再利用可能で、収益性のある製品を作ることです。デジタル製造がこれを助けます。デジタル製造は設計プロセスを最適化し、メーカーが複数の方法で価値を最大化できるようにします。バーチャルモデリングにより、製品デザイナーがリアルタイムで協働し、再利用・修理・リサイクルに適した設計について批判的に考えるのが容易になります。設計変更は生産前に安価かつ迅速に行えるため、コストと廃棄物を削減できます。

また、オンデマンド・デジタル製造が顧客ニーズと直接一致するため、デザイナーは「どうすればこの製品を製造しやすくできるか？」から「どうすればこの製品を設計して、エンドユーザーのニーズを一貫して満たせるか？」へと思考をシフトできます。人間中心の設計思考は本質的に持続可能で、直感的で意味のある体験を生む製品につながります。エンドユーザーを念頭に設計された製品は、エンドユーザーにより大きな価値をもたらし、その結果ライフサイクルが延びることが多く、最終的に材料とエネルギーの廃棄物を最小化します。

マッキンゼーの研究によると、高回転消費財の約2.6兆ドル分の材料（材料価値の約80%）が廃棄され、回収されていません。製品デザイナーが長持ちする、または少なくともリサイクル可能な製品を作れれば、ループを閉じて循環型経済を推進できます。

Fast Radiusでループを閉じる

今日、すべての固形廃棄物の少なくとも97%が製造業由来です。このセクターは抜本的な変革が遅れています。リニア経済から循環型経済への移行は困難に見えますが、デジタル製造はより持続可能な未来をキックスタートするのに十分な破壊力を持っています。オンデマンド・デジタル製造と積層技術により、製品チームは需給バランスを取り、環境影響を減らし、最初から持続可能な製品を作れます。

Fast Radiusでは、製造業を前進させることに情熱を注いでいます。時には、前進するために円を描くことも意味します。マルチプロセス・オンデマンド・デジタル製造サービスをあらゆる規模の製品チームに提供することで、循環型経済の刺激に貢献しています。コンセプトから納品までお客様と提携し、経験豊富なエンジニアとデザイナーのチームが設計と生産のあらゆる段階を合理化します。様々な幾何学的複雑さ、材料、サイズの部品を、最良の技術と最新の設計知識で大規模に製造できます。一緒により良い部品とより良い世界を創りましょう。今すぐお問い合わせください。

製造業におけるサステナビリティとその先の洞察については、Fast Radiusリソースセンターの関連記事をお読みください。

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