39｜導入事例一覧｜Raise3D国内総代理店｜日本3Dプリンター株式会社

現在多くの企業や教育機関では、積極的に3Dプリンターの導入が進んでいます。それだけ、現代社会における3Dプリンターの役割には色々なメリットがあることが伺えます。今回は3Dプリンターの導入によって簡略化・効率化できる点についてお伝えします。

そもそも何故3Dプリンターが注目されているのか？

3Dプリンターは、将来的に製造業や試作等の開発現場で使用される機械として、現在大きく期待されている技術です。簡単に言えば、3Dプリンターは積層造形技術を使用したデジタル造形機になりますが、その造形には3Dデータが必要になってきます。3DCADや3DCG等のソフトウェアを使用して3Dモデルを作成した後、データを3Dプリンターに読み込ませてプリントします。ですので、3Dデータさえあれば3Dプリンターがプリントしてくれるので、簡単に立体物を製作することができる便利で優れた技術です。様々な試作を製作したり、新しいイメージを具現化することを、簡単に短時間で製作することが可能なので、こうした手軽さから、現在3Dプリンターを導入している企業・教育機関が増えています。

3Dプリンターの簡略化できる優れた機能とは？

①後工程負荷を前倒しするフロントローディング

フロントローディングとは、フロント（初期）とローディング（負荷）が組み合わさった言葉でして、フロントローディングとは初期工程に負荷をかけるという意味で、建築で言えば設計する際に負荷をかけて作業を前倒しで進める事を指します。従来のように、施工を進めて行く段階で、その都度設計を見直したり、品質を高めていったりする方法ではなく、設計段階で何度も検証やシミュレーションが行われ、従来の施工段階作業を前倒しして完了させるものになります。従って、作業ピークが設計段階に移り、施工段階での負荷軽減に繋がります。
従来の建築現場では、当初の設計計画通りに完成を迎える事例はほぼ無く。施工途中で設計の見直しが発生するケースが殆どです。なので、従来の施工方法では施工中に手戻りが要する等、予算や工程変更等で苦労がある事も少なくないのです。フロントローディングは、こうした設計変更を最小限に抑える事に役立つ取り組みでもあります。

フロントローディングのメリットとは？

時間短縮やコストカットに繋がる

一般的な製造過程では、製品機能と製品原価の兼ね合いを見ながら試作を制作し、実際の耐久性や堅牢性等、嵌め合い等の確認を繰り返していくので、かなりの時間がかかってしまいます。フロントローディングの場合、試作前にCAD/CAEの3Dシミュレーションが可能となり、問題点を設計段階で洗い出す事ができるので、試作品の製作が無駄になることがありません。なので、手戻りの少ない製造過程で時間短縮やコストカットに繋げる事ができます。

トラブルを防いで高品質クオリティ

フロントローディングの導入は、設計変更を減らす事ができるので、結果的に施工中のトラブルも減少し、生産効率のアップや工期遅れなど無駄なコストを抑える事ができます。そして何より、フロントローディングは、初期段階での設計見直しを繰り返すことで、高精度の設計が可能になるので、完成した製品のクオリティを高めることができます。

プロトタイピングとは？

②短期間で試作するラピットプロトタイピング

プロトタイピングとは、将来完成予定のプロダクトの不完全モデルを早期に製作できる事を言います。早期にモデルを形にする事ができるので、お客様に向けて完成物に対するイメージを持ってもらう事ができます。顧客にプロダクト完成前に見せる事で、製品に関するフィードバックを得る事ができるので、製品が完成してしまってからの手戻り防止にもなります。昔からプロトタイピングはあり、例えば、建築分野では家をいきなり建築するのではなく、最初にお客様に向けて家の模型を製作して見せて、自分達の住まいのイメージを持ってもらいます。現在は、スマホアプリやWebサービスの分野においても、プロトタイピングを中心とした開発プロセスが拡大しています。

プロトタイピングのメリットとは？

設計の手戻り防止になる

製作の早い段階で顧客にプロトタイピングイメージを見せる事ができるので、しっかりお客様のニーズに沿える事や、設計のミスに気付く事ができる結果、完成してからの手戻り防止になります。また、プロトタイピングで気付いたミスやずれを次回に即反映させられるので、プロダクトを徐々に顧客ニーズに近づけて、より良い製品を完成させる事ができます。

製品に関する認識のずれが解消される

早い段階で形にする事によって、製作スタッフの間においても認識のずれを解消する事ができます。ソフトウェアで作成された要件定義書だけでは、製品の最終形のイメージを中々想像する事は難しいものです。しかし、プロトタイプを製作する事で、チームメンバーで相談し合いながら合意と納得の上で開発を進めて行く事ができます。

仕様の肥大化防止になる

プロトタイプを使用して検証を行う事は、製品の不必要な機能に気付く事ができるきっかけにもなります。効率的に製品を完成させる事ができることはもちろん、仕様の肥大化を防止する事にも貢献します。

デジタルマニュファクチャリングとは？

③直接製品を作るデジタルマニュファクチャリング

デジタルマニュファクチャリングとは、製造工程のデジタル化を意味しています。具体的には、製造データの収集・分析を行う事です。今までは、熟練工にしか任せる事が出来なかった製造工程を機械が代替して行ったり、生産現場情報はもちろん、販売やアフターサービスにおけるデータ収集も可能なので、より消費者ニーズに合った生産性をアップさせると共に、ニーズをできるだけ反映させた製品生産を実現させる為に役立ちます。

デジタルマニュファクチャリングのメリットとは？

効率よく作業を進めていける

設計から生産に至る全行程を多様なアプローチ方法によって、効率よく作業を進めて行ける点が最大のメリットです。PCで生産工程シミュレーションが行われるので、機械化や自動化プログラムを含めた最善の生産効率を見つける事ができます。なので、より包括的な視点で効率性アップに貢献する事が可能です。
具体的には、一元的にPC上で全行程データを管理する事で、設計と製造との間で製品情報交換が強化され、製造に関してしっかり考慮された設計を実現させる事ができます。また製造前に既存ナレッジを再利用して、製造過程を最適化するシミュレーション実行が可能です。なので、製造現場からフィードバックを受けて、再びその意見を設計過程に有効的に反映させられます。従って、製造プランにおける効率アップを実現させる事もできます。このように、下流段階の生産分野においての効率アップ対策が、上流段階の設計分野から提案される事になるので、アイディア創出、設計、生産、サービス、廃棄に至るまで、生産効率アップを可能にしているのがデジタルマニュファクチャリングです。

3Dプリンターの導入で効率化できるとは？

開発期間を短縮することができる

自分の会社に3Dプリンターがあれば、今まで外注依頼していた試作品の製作も自分達で行う事ができます。なので、試作品完成までに何週間も待つ必要がなくなります。3Dプリンターの導入によって従来3週間程かかっていた試作品も、自作なら1日で製作できてしまう例もあるほど、劇的に造形時間をカットする事ができます。またコストや時間の低減により容易に試作ができることから、設計や企画の段階でも現物を見ながらの検証ができるため、思いがけない手戻りを減らすことにもつながります。また、一部のハイエンド産業用3Dプリンターでは、今までの金型製作に比べて短納期で造形することができたり、最終製品の製作が可能になったり、生産における工程全体の短縮に繋げる事が可能となります。

製作コストの削減に繋がる

一般的な生産工程では、試作品は量産前に製作が行われるケースが多いと思われます。その際に、不意に発見された問題点により金型を作り直す事になる等、思いもよらない所で製作コストが発生する場合があります。また、このような問題の影響を受けて製品リリースが遅れると、販売の機会損失が生じる可能性もあります。ですが、3Dプリンターを導入する事によって、設計やデザイン段階で試作品を製作して実際に確認することができます。図面やモニター上では、気付く事が出来なかった問題点や改善点を発見することができるので、製品の作り直しのリスクを回避でき、結果として製品製作会社のコスト削減に繋がります。

コミュニケーションの活性化

実際に、仕様書や図面だけのやり取りでは、ミスコミュニケーションがどうしても発生してしまうものです。頭で想像するだけよりも、3Dプリンターで製作された試作品を実際に見たり触れたりできる事で、お互いの意思疎通の齟齬が解消されるので、新たな良いアイディアも生まれやすくなります。その結果、製品企画が活性化されより良い製品作りに繋がる他、新製品投入までの過程を短縮できる事等が期待できます。

作業効率や品質クオリティの向上

3Dプリンターで作られた試作品は、実際のパーツとの組付けを確認する事ができたり、組立治具や検査用治具で製品の組立や検査を行ったりする事も可能です。複雑形状も3Dプリンターでは簡単製作できるので、その特徴をフルに活かした生産プロセスによって、組立作業の簡素化や品質クオリティの向上に役立つツールになっています。