自動車業界における3Dプリンティングといえば、多くの人は研究開発（R&D）ラボを思い浮かべるでしょう。つまり、別の建物でエンジニアたちが、量産の数ヶ月前からコンセプトパーツのプロトタイプを作成しているような光景です。しかし、ゼネラル・モーターズ（GM）北米では、現実はそれとは全く異なります。
GMのグローバルな組立ネットワーク全体において、ストラタシス（Stratasys）のFDMプリンターは実験室ではなく、現場の作業フロアに設置されています。生産ラインのすぐ隣にあり、日々車両を組み立てている従業員たちが、次のシフトが始まる前に問題を解決するためのソリューションを3Dプリントで作り出すことができるのです。
「積層造形（アドディティブ・マニュファクチャリング）により、すべての拠点の現場チームメンバーに、積極的に関与し、アイデアを出し、試作し、解決策を検証するためのツールを提供できるのです」と、フルサイズトラックおよび大型SUV組立事業担当製造担当副社長のドニー・マクダウェル氏は述べています。 「従業員にツールを提供し、各自の担当範囲内で成果を自ら生み出せるようにし、さらにそれらの解決策を適用可能な全拠点に展開できれば、最良の結果が得られるでしょう」
この哲学により、GMの従業員は、経営陣が「5万人の問題解決者」と表現する存在へと変貌を遂げました。ストラタシス社のF900は、それを可能にするプラットフォームです。
この変化は一夜にして起こったわけではありませんが、文化的な変革は紛れもない事実です。GMにおける積層造形は、もはや目新しい技術でも、付随的な実験でもありません。それは単に、仕事が遂行される方法の一つとなったのです。
「新製品の立ち上げ状況を点検するために工場を訪れると、積層造形はもはや当たり前のことになっています」と、塗装製造エンジニアリング担当ディレクターのライアン・オデガード氏は語る。「もはや特別なことではありません。」
この「当たり前化」は意図的なものです。GMは単にプリンターを導入しただけではありません。現場のチームメンバーが問題を特定し、解決策を設計し、外部ベンダーや数週間を要するエンジニアリング部門の承認を待たずに、生産グレードのFDM熱可塑性樹脂で実用的なツールをプリントできるシステムを構築したのです。
「ファクトリー・ゼロ」では、ハマーEV、GMCシエラEV、キャデラック・エスカレードIQを生産するGMの全電気自動車（EV）工場において、総組立メンテナンスシフトリーダーのアレックス・ジャラキ氏は、ストラタシス社のFDMがその価値を誰もが実感できる形で証明した瞬間について語っている。
「生産ラインが停止する事態が発生し、ロボットのエンドエフェクタにスイッチを固定するための特殊なブラケットが必要でした」とジャラキ氏は振り返ります。「従来のリードタイムであれば数週間かかっていたでしょうが、積層造形技術のおかげで、そのブラケットを4時間で製作することができました。」
4時間。4週間ではありません。このスピードは、単にコストを削減するだけではありません。月曜日の午前6時に問題が発生した際、何が可能かという人々の考え方を一変させるのです。
民生用3Dプリンティングとは異なり、StratasysのFDMは、ASA、ABS-M30、ナイロン12、ポリカーボネートといった本格的なエンジニアリング熱可塑性樹脂を使用して造形します。これらは、生産環境で求められる機械的特性、寸法安定性、耐久性を備えています。製造向けFDM材料の詳細はこちら →
その用途は、現代の組立工場が求めるあらゆる分野に及びます。GMの5つの工場を直接サポートする積層造形アプリケーションエンジニア、モーゼス・ハリス氏は、その範囲について次のように説明しています。部品保持用治具、組立用治具、品質検査用ジグや補助具、そして組立工程中に塗装面を保護する損傷防止装置などです。
「ファクトリー・ゼロ」では、積層造形担当リーダーのハナン・アラッター氏のチームが、ローラーベッドのダイヤモンドプレートにある穴を塞ぐために、1日で数百個のASA製カバーをプリントしました。これは午前中に特定された安全上の問題でしたが、午後には解決されました。 ASAが素材として選ばれたのは、その耐紫外線性、機械的強度、そして滑らかな表面仕上げによるものです。これらの特性は、部品が単に棚の上で見栄えが良いだけでなく、生産環境下で実際に機能することが求められる場合に重要となります。
シボレー・シルバラードやGMC・シエラが生産ラインから出荷されるフォートウェイン組立工場では、チームが1日に数百回も使用される人間工学に基づいた工具を3Dプリントしています。その中には、ホイールにセンターキャップを取り付ける際の手の疲労を軽減する特注のパームツールも含まれています。ランシング・デルタ・タウンシップ工場では、積層造形担当リーダーのケビン・パウエル氏が、サプライヤーが設計ファイルを入手する前からプロトタイプ部品を3Dプリントしていると説明しています。
「サプライヤーからファイルが送られてくることがあります。サプライヤー自身もまだそのファイルを持っていない場合さえあるんです」と彼は言います。「その部品をプリントして、仮組みでフィット感をテストできます。以前は数ヶ月待たなければなりませんでした。今では実際の部品を3Dプリントし、車両に持ち込んでフィット感をテストし、サプライヤーに送って変更を依頼することができます。 1週間で完了させることができます。」
Stratasys F900は、GMの組立ネットワーク全体で標準化されているFDMプラットフォームです。GMがこの機種を選んだ理由は、36×24×36インチの造形領域、高性能素材との互換性、そして複数シフト体制の生産環境における実証済みの信頼性にあります。
何度も繰り返される会話の中で際立つ点が一つあります。それは、これらのツールを毎日使用しているチームメンバーが、心からそれらを好んでいるということです。フォートウェインでは、モーターラインのリリーフオペレーターであるカート・グラスナー氏が、エンジンラインで1シフトあたり60～90回使用される、3Dプリント製のエンジンコード用ツールについて語っています。
「軽量で、人間工学に基づいて設計されており、使いやすい」とグラスナー氏は、これに取って代わった溶接金属製の工具と比較しながら語ります。「以前のものは重かった。新しい3Dプリント製の工具ほど人間工学的に優れてはいなかった」
こうした好みが重要な意味を持ちます。オペレーターが従来の工具ではなく3Dプリントされた工具を選ぶ場合、その採用は強制されたものではありません。これは、FDM熱可塑性樹脂が設計者に与える自由度によって、機械加工の制約ではなく「人間の手」に合わせて最適化できる優れた設計がもたらした、自然な結果なのです。
GMのアプローチは、従来の積層造形導入の常識を覆すものです。エンジニアリング主導のトップダウン型導入ではなく、現場に最も近い従業員が自らの問題を解決できるよう権限を与えられた、ボトムアップ型のイノベーション文化を築き上げました。StratasysのFDMは、そのスピード、信頼性、そして材料性能を実現する製造プラットフォームです。
