3D プリンティングを製品開発過程 へ統合すべき 5 つの理由

3D プリンティングを製品開発過程
へ統合すべき 5 つの理由
ストラタシス・ジャパン
3D プリント - プロトタイピングの革命
ラピッド・プロトタイピングは、20 年前に導入されて以来、設計者やエンジニア、メーカーの作業
方法を大きく変えるイノベーションとなりました。かつてプロトタイプは、木工店や機械工場で木
材や金属を使用して作られていました。このプロセスには数週間から数ヶ月を要し、コストも高
すぎるため、設計者がプロトタイプの過程を完全に省略して、CAD からダイレクトに金型工程に
移行することも頻繁にありました。これにより、多くの場合、製造工程が始まるまで設計上の不
備が特定することができず、高いコストを要する作業のやり直しや時間のロスにつながりました
。
ラピッド・プロトタイピング技術は、ここ数年の間にコストと品質の両方の面で著しく進歩しました
。2000 年頃には、3D モデルとプロトタイプを構築する、超薄積層ピッチで光硬化性樹脂のジェ
ッティング工法を採用した Polyjet（ポリジェット）3D プリンティング技術が市場に導入されました
。レイヤー毎に樹脂がインクジェット・ヘッドから噴射され、同時に UV ライトにより硬化します。
これは、ゴムのような柔軟素材、硬質素材、不透明または透明素材、またはそれらの複合材料
であるデジタルマテリアル™等、様々な素材を瞬時にプリントすることを可能にする 3D プリンテ
ィング技術です。
高品質で滑らかなサーフェイス、高精度な形状、多種多様な素材、および複合素材にも対応す
る Polyjet 3D プリンティング技術は、他社ラピッド・プロトタイピング技術よりも優れた、最高の
表現力で最終製品を再現することができます。Polyjet 技術はまた、オフィス環境やデスクトップ
といった環境にも適した、クリーンなプロセスです。
なぜ製品開発プロセスの一環として 3D プリンテ
ィング技術を使用することを検討すべきなのでし
ょうか？
コンシューマー・グッズ、電子機器/家電製品、医療機器、教育、研究、エンターテイメント等の様
々な市場のユーザを対象にした購入理由に関する調査とその回答に基づき、Stratasys は、3D
プリンティング技術を製品開発ライフサイクルに統合すべき 5 つの理由を以下にまとめました。
1.
設計者は、タイムラインや予算を大幅に
増やすことなく、より多くのバリエーションのプロトタイプ
を作成することができる
Iviv 社の医療機器の
プ ロ ト タ イ プを Objet
3D プリンタで造形
3D プリンティングを活用することにより（社内で行う場合は特に）
、設計チームは、CNC や外注などの他の方法に比べ、比較的
低コストで、且つ素早く、高品質でリアルな可動部分のあるプロ
トタイプを作成することができます。これは、従来チームが時間
やコスト上の制約から不可能であったプロジェクトであっても、プ
ロトタイピングを活用することが可能になることを意味します。
「当社は、社内で臨床試験対応機器のエンジニアリングや開発
、生産を行うことができる、より早く、より合理化されたシステム
を必要としていました。当時ラピッド・プロトタイピングについて聞
いたことがあり、それが私たちにとってどのように役立つのか、
非常に興味がありました。」と、Ivivi Technologies 社の取締役副
会長、取締役副社長兼 CTO（最高技術責任者）であるアンドレ・
A・ディミーノ氏は語っています。Ivivi 社は、Objet Eden350 をそ
の製品開発と生産サイクルに統合したことで大きな成功を収め
ました。1 年足らずで、投資を上回る収益がもたらされたのです
。「当社は、臨床試験装置の生産プロセスを平均 5～6 週間も短縮
することができました。」と、ディミーノ氏は述べています。
2
2.
デザインと製造の向上をもたらすより優れたコラボレーション
チームが見て、そして触れることができる、実際に可動するプロト
タイプを素早く作成することができるため、バーチャル 3D CAD 設
計と最終製品との間のギャップを埋めるのに役立ちます。設計お
よび製造エンジニアは、これらのプロトタイプをツールとして使用し
、デザインの外観や感触、そしてどのように動作するかをより正確
に伝えることができます。これにより、設計者は開発過程の早い
段階で製品設計を製造工程によりスムーズに統合させることがで
きます。
Objet30 デスクトップ 3D
プリンタで造形された、
Orchid 社の医療機器とイ
ンプラントのプロトタイプ
Orchid Orthopedic Solutions 社の一部門である Orchid Design 社
のブライアン·マクラフリン氏は次のように述べています。「設計者
がラピッド・プロトタイプでデザインを確認することができるようにな
ったことで、例えば、アンダーカットなどの難しい設計部分が顧客
や加工過程に進む前に、デザインを微調整することができるよう
になりました。また、お客様も『依頼した通りに作成してくれました
が、こうやって実際に完成品を見ていると、X、Y または Z を変更
する必要があるようですね』とおっしゃることもあります。3D プリン
ティングは、当社のデザイン品質と生産性に明らかに大きな影響
を与えています。」
Fawcett Design 社のジョン・フォーセット氏によると、彼のチームは
現在、「ありとあらゆるもの」に Polyjet 3D プリント・システムを活用
しているそうです。「機能的なプロトタイプ、美しいプロトタイプ、ウ
レタン鋳造部品用の金型、ラピッド・マニュファクチャリングなど、
当社で採用している Polyjet 3D プリンタは非常に汎用性がありま
す。現在では、プロトタイプの全工程を同日中に完了できるように
なり、その結果、多数のプロトタイピングを行うことができるように
なりました。何が機能するかをすぐに把握することができるので、
あれこれ推測したり、試しにやってみるという必要はなくなりました
。」
3.
設計上のミスを明らかにすることができる、完成品に匹敵するプロ
トタイプを活用したフィールドテスト
より多くのプロトタイピングを作成するということは、ある部分が意図した通りに機能するかどう
かを評価する機会がより多くなることを意味します。プロトタイプを使用すると、数倍も高くなる
再ツーリングにかかるコストや作業のやり直しコストが発生する前に、設計者が設計上のミスを
発見することができるため、新しいプロジェクトを導入する際のリスクを一部軽減することができ
ます。
3
Fender Musical Instruments 社のショーン・グリーン氏は、アンプのライトアップ・フロントパネル
を開発するという最近のプロジェクトについて説明してくれました。グリーン氏は、3D プリンティ
ングを活用して透明材料でパネルのプロトタイプを作成し、これをさまざまな種類の照明でテス
トし、光が屈折しないことを突き止めました。「私たちは、ライティングが上手くいくように、デザ
インを調整しなければなりませんでした。」と、グリーン氏は語ります。「昔だったら、コストと時
間がかかりすぎるという理由で、このような部品のためにプロトタ
イプを作るなんていうことはしなかったでしょう。その問題に気付
くまでに既に金型にコストを払い、さらにツールの修正費用にも
支払いをしなければならなくなっていたことでしょう。今では迅速
にプロトタイプを作成することができるので、プロジェクトに莫大
な費用を投じることなく完成させることができました。」
Objet 3D プリンタで造形し
た、Fender 社 の
ギターアンプの
プロトタイプ
Objet 3D プリンタで造形
した Rietveld 社の
建築模型
5.
4.
顧客満足度の向上
3D プリンティングは、社内・社外、両方の顧客満足度を向上させ
ることができます。3D プリンティングを活用する設計者は、社内
の意思決定者と社外の顧客のために、素早くリアル感のあるプ
ロトタイプを作成することができるのです。3D プリントしたモデル
は、実際に触れることができるだけでなく、テスト機能も備えてい
るため、設計および製造プロセスに関わる全ての人々が、製品
に関してより優れた決定を下すことができます。
ここで重要なことは、企業は 3D プリンティングを活用することで
、従来よりも更に優れた製品を、より迅速に市場に提供すること
ができるようになるということです。「プロジェクト過程で、お客様
が設計変更を依頼したり、また、特定の変更が全体的な外観の
美しさにどのような影響を与えるか、と聞くことがよくあります」と
、Rietveld Architects 社のピエット・メイジ氏は語ります。「当社
では Objet システムを活用して、すぐに新しいモデルを最初から
作り直し、毎回、お客様を驚嘆させています。」 「このシステムを
入手して以来、当社ではすべてのプロジェクトに 3D プリンティン
グを活用することにしています。お客様からのフィードバックは素
晴らしいものですし、実際に、お客様のアイディアを実物のモデ
ルにしてお見せしたときの顔を見るのは、結構楽しいものですよ
。彼らは本当にびっくりするんです。」 - Orchid Design 社ブライ
アン·マクラフリン氏。
百聞は一見にしかず
デザインは芸術であり、想像力から始まる科学でもあります。3D プリンティングは、想像したも
のを、見て触れることができる「もの」に素早く変換するために大きく役立ちます。プロトタイプは
また、新たなコンセプトを販売することにも役立っています。プロトタイプが現実的であればある
ほど、販売数を増やすのに役立つのです。
「Objet Connex500 マルチマテリアル 3D プリンタを活用すれば、オーバーモールド部品の実際
の外観や感触、どのように動作するかについて、もはや想像力に頼る必要はありません。」 Vista Technologies 社共同経営者ダン・ミシェック氏。
「3D CG がどんなに正確であっても、手元に実際の 3D モデルがあることとは比べ物になりませ
ん...」 - UCLA メディカルセンター 医師・歯科医師、ヘンリーK・カワモト氏。
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「紙の上に描かれた物を誰かに一日中見せ続けることもできますが、触れることのできる実
物を提供することができれば、本当に喜ばれます。」 - Fender Musical Instruments 社、ショ
ーン・グリーン氏
その他の検討事項
コストと時間の節約は、製品開発プロセスに 3D プリンティング
を組み込むための主要な動機となります。ただし、一部の企業
では、他の要因が社内技術の必要性に影響を及ぼしています
。
Objet Connex マルチマ
テリアル 3D プリンタで
造形された Vista 社の
マルチマテリアルデバ
イスのプロトタイプ
収益増加を推進する能力 - 特にサービス部門 - 3D プリント
サービスを提供したり、顧客に製造などの付加事業を売り込む
ための 1 つの方法として、このサービスを活用することができ
ます。Fawcett Design 社がラピッド・プロトタイピング技術を評
価した際に、ラピッド・プロトタイピングのサービスプロバイダー
としての競争力を持つために必要なスピードとモデル品質が提
供されているという理由で、最高性能の Polyjet 3D プリント・シ
ステムを購入することに決めました。
企業は、外注による効率性よりも、社内技術の必要性を重視
する傾向があります。典型的な成熟度曲線では、企業はまず
外注することから始めて、プロジェクトの量が増加するに従って
「社内作業」に戻ることが示されます。
また、多くの顧客は、社内作業のソリューションにより設計の機
密性を守ることができる等、重要な追加的メリットを感じていま
す。さらに、多くの顧客が当初には予想していなかった数多く
の様々な用途でも、3D プリント・システムが役立つ場合がある
ことを発見しています。
このように、3D プリンティング技術を手にすることで、より創造
的かつ効率的な設計をするための自由を手にすることができ
るのです。
あらゆるニーズに対応する 3D プリンタ
動機は何であれ、3D プリンティングを製品開発過程に統合すべきメリットは無数にあります
。近年では、3D プリンティング技術は更に成熟してきており、今日の市場にはエントリーレ
ベルのデスクトップ機種から、最高性能のマルチマテリアル 3D プリンタまで、多様な種類の
システムが流通しています。ストラタシスでは、お客様の会社における要件を満たすように
デザインされた、様々な 3D プリンタを提供しています。
商標登録された会社名および製品名はそれぞれの所有者に帰属します。
www.stratasys.com | http://jp.objet.com/ | [email protected]
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