アディティブ・マニュファクチャリング : 世界の事例 産業編 – MITレポートより

MITから発表されているレポートより、アディティブ・マニュファクチャリングの世界での活用事例を主なメリット別に2回に分けてまとめました。
今回は産業編として、医療関連以外についてまとめています。

別の記事でも紹介した通り、MIT Work of the futureのレポートのひとつとしてアディティブ・マニュファクチャリング(AM)の現状分析と今後への指針をまとめたものが発表されています。

AMの実際の適用事例はいくつかのメリットを合わせて活用していますが、以下では主なものに焦点を当てて整理しています。

カスタマイズ性

１つずつ形状が異なる製品を製造する必要がある場合、AMのメリットは大きくなります。これは、個々の人体に合わせた製品の製造などで多くの例が見られます。(医療、医療機器関連については別記事(予定）参照)

「Nike、adidas、New Balance、Under Armour、およびいくつかの新興企業がフットウェアの文脈でAMを議論しています。その例としては、運動性能を向上させるためのグリップ力を高める複雑な形状のクリート、快適性を高めるためのカスタマイズされた靴底、AMとロボット工学を統合することで可能になったオンデマンド製造などがあります。」

「AMはまた、消費者がデザインプロセスに直接関与する顧客仕様の製品を実現することも可能です。ToyzeやHero Forgeなどのアプリと連動したマーケットプレイスでは、マルチメディアやファンタジーの人気キャラクターのモデルを販売しており、顧客はモデルやポジション、アクセサリーなどの豊富なバリエーションの中からフィギュアをデザインし、一点ものの商品として印刷することができます。」

「ジュエリーやその他のウェアラブルで装飾的な人工物のためのAMの使用もまた、神経系のようなデザイン主導型のビジネスや、ShapewaysやMaterialiseのようなサービスビューローに後押しされて急速に成長しています。」

製造数や製造頻度が小さい製品への対応、分散した需要地への対応

「自動車メーカーは、スペアパーツを物理的に倉庫に保管していたものから、ジャストインタイム生産に移行する可能性があります。」

「2016年にBMWは、AMシステムを修理工場と共同で配置し、社内のエンジニアが顧客からの問い合わせに基づいてスペアパーツの要求をほぼリアルタイムで満たすフルフィルメント・モデルを想定していました。」

「アフターマーケットでは、AMはレガシーコンポーネントの充足に使用されてきました-特に、ビンテージ車や運行寿命の長いユーティリティ車など、生産が終了してから長い期間が経過した車両のために使用されています。」

「例えば、メルセデス・ダイムラーは、金属製スペアパーツのAM生産をいち早く発表し、2017年初頭に同社のUnimogトラックにAMを使用しました。」

「スペアパーツのフルフィルメントは、これまで述べてきたように、運用コストを削減してサービスを提供する企業にとって新たな地平を切り開くことになります。」

「この手法は、航空、防衛、建設業界でも適切な認証プロトコルを用いて導入されており、特に重機や遠隔地での使用に有効です。」

「特定のソフトウェアやハードウェアツールにアクセスできる消費者は、オーダーメイドの装飾品やその他の機能的な家庭用品（花瓶、石版、棚のスペーサーなど）、家電製品の交換部品（ノブ、キャスターなど）、様々な趣味の目的（木工作業用のジグや釣り具のホルダーなど）など、様々な個人的な目的のためにAMシステムを利用できるようになってきています。」

「これらのユーザーのネットワーク化されたコミュニティ（例えば、人気のあるソーシャルメディアプラットフォームRedditの「r/functionalprint」コミュニティなど）では、ベストプラクティスやサンプルプロジェクトを共有し、ガイダンスやインスピレーションとしての役割を果たしています。」

「フランスのHappy3D社は、家庭用品小売店ブーランジェのスピンアウト企業で、家電製品のセルフリペア事業を展開しています。AMは、そのため、「修理権」運動の重要な推進者です。 」

「例えば、一般的な消費者製品の修理に特化したウェブサイトであるiFixItは、2018年に住宅修理におけるAMの使用事例に特化したチャレンジを実施しました。」

形状最適化、軽量化

「AM のユニークな特性により、複雑な内部形状を持つ部品の直接製造が可能になり、トポロジーに基づいた性能の最適化やアセンブリの単一部品設計への統合が容易になります。
例えば、金属製のAMを使用して、General Electric社はジェットエンジンやヘリコプターの強化部品を開発

「Siemens Industrial Turbomachinery社は高効率ガスバーナーの連続生産を確立しました。
AMを使用して、顧客専用の製品を個々のユーザーに合わせてカスタマイズすることができます。例えば、Atherton Bikes 社では SLM を使用して、トポロジーに最適化されたマウンテンバイクフレーム用の軽量メタルコネクターを製造しています。」

「AM に対応した形状最適化された構造部品の設計は、質量を減らして使用時の下流エネルギーの節約につながる可能性もあります。
例えば、エアバス社は、バックオーダーされているA320旅客機のリスト内の4つのパーティションをそれぞれ軽量な追加製造の代替品で置き換えた場合、1年間で約465,000トンの二酸化炭素排出量が削減されると試算しています。」

デザインの自由度

「AM は、デザイナーに最終製品の製造方法や構成方法を再考させる自由を与え、従来のコンポーネントと AM を統合することで、企業は特定の市場セグメントに合わせたプラットフォーム技術を開発することができます。
例えば、いくつかの家具デザイナーは、AMを使用して幾何学的に複雑なコネクターを製造し、組み立てを簡素化し、サイズや構成の幅広いカタログを可能にしています。
Burtonは最近、ポリマーSLSを使用して高性能スノーボードバインディングを構築しました。これは、幾何学的に複雑で、頻繁にスタイルが変わる高性能製品であるため、魅力的な選択肢です。」

自動車メーカーの対応

以上の状況を受けて、各自動車メーカーは単にプロトタイプのツールとしてだけでなく、製品の製造につなげる技術開発を積極的に行っています。

「BMWは2020年半ばに、ドイツのミュンヘンにAMの研究、開発、パイロット生産に特化した新キャンパスを設立することを発表しました。
ここでは製造時間の短縮やコスト削減のための研究もおこなわれています。」

「例えばBMWは、i8ロードスター用の数万個のアルミ部品を、ダイカストと比較してコスト競争力のある価格で生産しています。」

「部品は、ビルド・チャンバー内で慎重に設計され、レイアウトされているため、ポストプロダクションの仕上げには最小限の手作業しか必要としません。その後、部品は安価なバルク仕上げプロセスを使用して仕上げられます。

「ゼネラル・モーターズ（General Motors）とフォルクスワーゲン（Volkswagen）は、AM技術の進歩に焦点を当てたコンソーシアムやその他のパートナーシップ（MITのものを含む）に強力に参加しています。」

日本でも日産がアディティブの適用に向けた研究に力を入れているなどの例が報告されています。