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防衛業界での活用事例

3Dプリントは、あなたが最もそれを必要とするときに、側にいます

リソースを最大限に活用するという圧力が、極端な条件下でセキュリティを提供するという使命と結合すると、技術革新は、競争力以上のもの、すなわち命を救うものとなります。

軍事製造業者は、わずかなリードタイムで高度にカスタマイズされた防衛装備を作製するために、3Dプリントを頼りにしています。

テキサス州ウィチタフォールズにあるシェパード空軍基地をベースとするDevelopment Flight (TDF)は、空軍と、必要に応じて国防総省(DoD)のすべての防衛部門に対して、トレーナーとトレーニング補助の設計、開発、製造を行う施設です。これらの項目は、航空電子工学、武器・燃料システム、医療準備、HVAC、電気通信システムを含む多数の訓練環境で使用されます。

トレーナーやトレーニング補助は、トレーニングのニーズに応じて、オリジナルの製品か既存の製品のレプリカのいずれの場合もあります。一部のデバイスは、ユニットを作動させるのに必要としないため、実際のアイテムを購入するのは、通常費用対効果が高くありません。ほとんどのトレーニング・アプリケーションでは、しばしば非常に高価な機器の代わりに、レプリカで学生を訓練する方がより経済的です。

TDFは、DDM(ダイレクト・デジタル・マニファクチャリング)を使って、そのトレーニング製品の大部分を製造しています。そのためTDFは、全体プロセスに組み込んだAFSO 21(リーン)プロセスで、集中管理場所において4台のFDMアディティブ・マニュファクチャリング・マシンを採用しています。

本当の挑戦

そのプロセスにDDM(ダイレクト・デジタル・マニファクチャリング)を追加するまで、TDFは、その製品を作るのに従来の製造方法を使用していました。従来の製造は、機械加工、旋盤作業、溶接、板金曲げ、切断など、複数のステップが多くの場合あるため、通常より長いリードタイムを必要とするのが普通です。パーツを成形する金型を製造する際にも同様の難しさがあります。

“プロジェクトのほとんどは、他に比類のないものであるか、ごく少量であるため、従来の方法では非常に高価になります”と、TDFのチーフMitchell Weatherly氏は言います。“我々の仕事のわずか約10%がプロトタイプ作製であり、90%が製造です。”

真のソリューション

FDMに落ち着くまでは、TDFは、他のアディティブ・プロセスを多数検討しました、とWeatherly氏は言います。“FDMでは、投資は先行投資であり、継続投資ではありません”と、同氏は言います。“パーツは耐久性があり、我々が必要とする高レベルのディテールを持っています。さらに、このプロセスは環境面で安全で、廃棄物がなく100%グリーン‎です。”

TDFは、修理技術者の訓練のために、無人航空機(UAV)や無人機の正確なレプリカをデザイン、製造する責任を負っています。同社は、FDMマシンを使用してさまざまな内部および外部のコンポーネントを構築しています。コンポーネントには、本体コンポーネントのほとんどと、いくつかのカウリング、プロペラ、アンテナがありました。同社はまた、OEMから複数の実際のUAVコンポーネントを購入しました。

真のメリット

UAVの大型アンテナだけを製造することについても、FDMマシンを使うことで、従来の方法で通常かかった時間の約10分の1で仕事ができ、US$12,000を超える費用対効果を達成しました。しかしまた、時間を超えて節約できたものがあります。アンテナの場合、アウトソーシングしたマシンショップでは部品を作製するのに20日かかっていたのに対して、FDMを使えばわずか2日しかかかりませんでした。しかも作業時間はわずか15〜20分でした。全UAVプロジェクトでは、一部の分野では、合計時間で3年以上の節約がありました。このプロジェクトは、他のトレーナーの節約と併せて、過去4年間で80万ドルのコスト回避のあった非常に印象的なものでした。

“FDMシステムの主な有利さとして、他のプロセスや代替ビルド法に比べた場合のスピード、射出成形に対するFDMの多様性、システムで同時に複数の部品を実行できることがあります”と、Weatherly氏は言います。利点として、メンテナンスの容易さ、並びに様々な目的のために複数のマテリアルを使用できることが挙げられます。“追加機能として、製造上の制約に関係なく機能のニーズに基づいて設計する機能、即座にかつ最小コストで設計変更を行う機能があります。有害廃棄物ゼロとあわせ、任意のアイテムを製造する汎用性は、空軍にとって最大の利点の一つです”と、Weatherly氏は述べています。”FDMベースのマシンは、厳しい予算の複数のトレーナープロジェクトで使用されてきました。また、飛行士と兵士が実際に戦闘しているように訓練できる研究開発のためにFDMプロセスを利用してきました。

“我々の最初のFDMマシン購入については、4年間でROIを予測していましたが、わずか18ヶ月でした”と、Weatherly氏は言います。“2台目のFDMマシンの購入については、ROIはわずか9ヶ月となりました。従来の方法と熟練技術者を決して手放すことはありませんが、仕事をより容易にして競争力を高めることのできる適切なツールと新技術を与えることができます。FDMは、利用可能な技術的に進んだ最上位の製造方法の一つと考えています。最初の4台のマシンを購入した2004年以来、FDMプロセスは、現在までに380万ドル以上の節約を政府にもたらし、10〜15年では1500万ドル以上の節約が予想されています。 “

[編集者 注:TDF(トレーナー開発フライト)は、FDM技術やその他の高度な製造方法の利用に対して、2008年の空軍参謀長チーム優秀賞を獲得しています。これは、空軍と、その他の必要な防衛部門の機関に対して、トレーナーを製造して、援助製品を訓練することに対する卓越さとして認識されたものです。]

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