現代産業における積層造形の4つの必須アプリケーション

過去10年間で積層技術は急速に進歩し、産業界全体のビジネスに新たな魅力的な製造の可能性を約束しています。

積層造形（AM）と聞いて真っ先に思い浮かぶアプリケーションの一つが試作です。エンジニアが従来の製造ランに適用される制約を気にせず、設計を素早くイテレーションする必要があるとき、AM（しばしば3Dプリントと呼ばれる）はハードツーリングを必要としないため、迅速なイテレーションを可能にし、非常に有効です。試作をより効率的に開発できれば、企業はより速く量産段階へ移行でき、必要なら従来の製造手法に切り替えられます。

しかし、積層造形には試作以外にも多くの価値があり、研究開発段階の企業だけが恩恵を受けるわけではありません。実際、積層造形は時間と材料の節約から新たな設計可能性の開拓まで、多様なアプリケーションで大きな利点を提供します。

積層造形のアプリケーション

こうした背景を踏まえ、3Dプリント技術の可能性を探っていただくため、4つの具体的な積層造形アプリケーションと関連する産業ユースケースを紹介します。積層造形は航空宇宙、自動車、消費財、医療、ロボティクスなど幅広い業界のプロジェクトに革命をもたらしてきました。ここで紹介する例は、速度、効率、品質、コストの面で従来の製造手法をどう凌駕しているかを示しています。

少量・オンデマンド部品

積層造形技術は、オンデマンド・少量生産のニーズに独自に対応できます。

従来の製造手法では、単価を下げるために大量注文が必要になることがよくあります。例えば射出成形では、プロジェクトが生産段階に入る前に2万〜11万ドルのツーリングコストがかかることがあります。対照的に、積層造形ではツーリングの資本支出がゼロです。3Dプリントパーツは最小注文数量なしで、必要な時に必要な数だけ生産できるため、製造コストを下げ、在庫を削減できます。

AMの少量生産メリットにより、パーツ生産を市場需要に正確に合わせてスケールできます。Evans Motorsport Performance（EMP）はFast Radiusと協働し、シボレー・コルベットC8用のアフターマーケット・ボルトカバーを設計しました。元々アルミ製で、複雑かつ高コストな製造が必要でしたが、EMPは自動車グレードの材料で少量生産できるソリューションを求めていました。Carbon Digital Light Synthesis（DLS）™プリントプロセスとEPX 82熱可塑性樹脂を使用し、ツーリングコストを12,000ドル削減し、生産時間を数日程度に短縮しました。このパーツはVirtual Warehouseに保管し、オンデマンド生産が可能です。

一体化された単一パーツ

少量生産のメリットに加え、積層造形はこれまで「製造不可能」とされたパーツ、特に別々のコンポーネントの統合に新たな可能性を開きます。

一体化された単一ユニットは、格子構造などの複雑な形状や、可動アセンブリを含む傾向があります。積層造形では、アセンブリ全体を後で組み立てる複数パーツとしてではなく、一つのパーツとしてプリントできるため、これらのパーツが可能になります。統合には消費財分野で特有のメリットがあり、シンプルで効率的なパーツ設計を作れる能力により：

• 組み立てにかかるコストと時間を削減
• 隠れたコストとプロジェクト遅延のリスクを低減
• 材料要件を削減
• 供給問題のリスクを低減
• パーツ故障のリスクを低減

積層造形による統合メリットの実例として、Fast RadiusはSteelcase™の高性能オフィスチェア「SILQ」の設計に取り組みました。このチェアは2018年NeoConで名誉あるイノベーション賞を受賞しています。SILQチェアのアームキャップは従来、3つの別パーツとして製造され、後で組み立てられていました。Carbon Digital Light Synthesis（DLS）™プロセスを用いて、アームキャップの製造を単一の3Dプリントパーツに統合しました。格子構造を持つ連続ユニットとして設計し、材料使用量と組立コストを大幅に削減しました。

極小パーツ

積層造形は、ソフトボール大程度までの小さなコンポーネントを、極めて少量で生産するのに特に有用です。

積層造形で小型パーツ生産をスケールアップすると、速度とコストのメリットが現れることがよくあります。実際、ピンポン玉大（またはそれ以下）のプラスチックパーツでは、従来の製造より積層造形の方が経済的に合理的なケースが多いです。少量で小型パーツを生産できる能力は、特に個別対応が必要な医療業界で有利です。義肢やインプラントなどが該当します。

シカゴ拠点の上肢義肢メーカーCoaptは、旗艦製品「Coapt COMPLETE CONTROLシステム」の第2世代改良のためFast Radiusを起用しました。この革新的システムは電気的パターン認識を用い、上肢を失った人が義手の動きを完全に制御できるようにします。システムには極めて小さな2つのパーツ（キャリブレーションボタンとキャンプラグ）が含まれます。両方とも不可欠で、ボタンには精密なユーザー操作のための特定のテクスチャー仕上げが必要です。積層造形により、プラグとキャリブレーションボタンの設計を明示的に管理し、驚異的なスループットを達成しました。Carbon DLS™とHP MJFプリンタを使用し、135個のボタン（11×11×5.5mm）を35分で、848個のキャンプラグ（1.75×5.2×3.2mm）を23分で生産しました。

カスタマイズ可能なパーツ

積層造形は設計プロセスに前例のないカスタマイズ機会をもたらします。

初期ツーリングのコストと時間の制約がないため、設計者は3Dプリントパーツを特定の用途や消費者ニーズに合わせて、単一ユニットレベルまで調整できます。積層造形のカスタマイズ可能性は機能性、美観、ブランディングに及び、独自の要素を迅速かつ極小規模で導入できます：

• 新しい構造的特徴
• 表面テクスチャー
• 企業ロゴ
• テキストとデザイン
• 可変シリアルナンバー

さらに、調査によれば消費者の4分の3がカスタマイズ製品に対して最大20%のプレミアムを支払う用意があることが示唆されています。つまり、独自の設計選択による追加コストは長期的には相殺される可能性が高いです。

材料コストと生産タイムラインの削減に加え、パーツカスタマイズ機能は産業全体に大きな潜在的メリットをもたらします。ロボティクスや消費者小売業界では、顧客が継続的に注文する際、設計ファイルを簡単に変更するだけでロゴなどの独自機能を追加できます。同様に歯科・医療業界では、義肢、インプラント、手術ガイドなどのパーツを個々の受け手に合わせて修正できます。例えば、カスタム歯科トレーをスキャンからプリントし、誰かの歯に完璧にフィットさせられます。

Fast Radiusの3Dプリントアプリケーションを探る

3Dプリント技術の力と可能性を活用したいとお考えで、上記のアプリケーションがあなたのニーズに合致するなら、従来の製造手法以外の選択肢を検討する価値があります。今すぐFast Radiusチームにご連絡いただき、積層造形で次のプロジェクトを実現してください。

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