目標は明確です。高い生産性と作業員の安全、低コスト、そして過酷な製造環境に耐えうる材料。従来の製造方法にもその役割はありますが、強靭な部品を作る唯一の手段ではありません。炭素繊維強化ナイロン素材を用いた積層造形（AM）は、高い強度対重量比を持つ強靭で軽量な部品を3Dプリントし、ラピッドプロトタイピング、小ロット生産部品、さらには量産グレードの部品まで対応可能です。 従来の機械加工と積層造形の強力な組み合わせを活かした工場現場では、最も効率的で費用対効果の高いシナリオが実現します。炭素繊維を用いた3Dプリントにより、機能的な試作から量産に至るまで、強靭で複雑な形状、カスタマイズ可能な部品を提供します。工具や製造補助具の重量を軽減し、人間工学に基づいた、快適で使いやすい形状にカスタマイズすることが可能です。 炭素繊維充填材の軽量かつ高い強度・剛性により、初期設計から製造に至るまでのプロセスが合理化されます。生産現場の効率が向上し、障壁が取り除かれ、コストとリードタイムが短縮され、労働者の休業災害も減少します。本ソリューション概要では、炭素繊維のような高強度・軽量素材を用いた3Dプリンティングのメリットを紹介するだけでなく、生産現場への3Dプリンティング導入を統合した包括的なソリューションへの道筋を示します。
高強度部品の大量生産においては、CNC加工がなくなることはありません。しかし、炭素繊維のような高強度・軽量・高剛性の素材を用いた3Dプリンティングにより、積層造形（AM）は現在の工場プロセスを補完し、部品製造までの時間短縮、設計の自由度向上、複雑な形状の実現といった付加価値をもたらすことができます。重要なのは、工場内のどの工程でAMを導入すれば、金型やメンテナンス、修理のコスト削減につながるかを正確に特定することです。 AMの主要な活用事例は、現場の作業員から提示されることもあります。しかし、工場現場におけるAMの価値に関する洞察を得る手段はそれだけではありません。まずは課題点を特定することから始めましょう。次に、生産リードタイムの短縮によって改善が可能で、ひいては収益向上につながる現場の用途に目を向けます。最後に、最先端のソリューションを得るために、AM戦略と導入の分野における専門家のサービスを活用してください。
効率化の障壁 作業員の休業から生産ラインの非効率、生産設備の稼働率
最大化に至るまで、効率化の妨げとなるものはすべてコスト増につながります。無駄を排除し、在庫を削減し、IoTで接続された現場を活用したスマートマニュファクチャリングの実装方法を学びましょう。
金型・治具の用途
人間工学に基づかない工具は、作業員の負傷を引き起こし、その結果として作業停止を招く可能性があります。 工具の製造リードタイムの長期化や代替部品の不足は、いずれもAMによって効率を向上させ、コストを削減できる分野です。適切な
アドバイスを求める 特定のプロセスに合わせるのではなく、自社の
生産ラインに適合するAMのアドバイスが必要です。包括的なAMソリューションは、エキスパートサービスチームによる適切な戦略から始まります。適切なアドバイスとは、AMがワークフローに適合するかどうかの判断だけでなく、どのように適合させるかという答えを提供するものです。 AMの専門家による工場現場の視察は、生産スループット向上のための重要なポイントをさらに特定し、時間とコストの削減につながる課題の特定を支援します。
炭素繊維強化熱可塑性樹脂は、生産環境の厳しい要件を満たし、金属製金型の代替として活用できます。ナイロン12樹脂と切断炭素繊維を重量比35%で配合したこの材料は、FDM®熱可塑性樹脂の中で最高の曲げ強度を誇ります。 カーボンファイバーは、剛性のある金型、試作モデル、量産部品に必要な強度と剛性を提供します。OneWheelモーションデバイスのフレームレール用機能試作モデルにも適しています。
「ラピッドプロトタイピング」は、AM（アディティブ・マニュファクチャリング）分野で最も馴染みのある用語かもしれませんが、3Dプリントにおける唯一の迅速なプロセスというわけではありません。 カーボンファイバーのような優れた材料特性のおかげで、ラピッドツーリングにより、金型が破損した際のダウンタイムを短縮できます。生産環境に耐えうる強度を備えた交換用部品を、3Dプリントで迅速に作成できます。FDMナイロン12カーボンファイバーで3Dプリントされた治具や固定具は、軽量であるだけでなく、一時的な代替金型としても、機能性プロトタイプとしても、作業を完遂するための強度を備えています。
ダウンタイムの削減 ダウン
タイムは収益の損失です。 3Dプリントなら、従来の金型製作方法に比べて、はるかに短時間で部品を交換できます。誰でも3Dプリントのエキスパートになれる、使いやすいソフトウェアで実現します。効率
の向上 生産ラインの効率を高める
ための新しい金型が必要ですか？ 3Dプリントなら、GrabCAD Print™で設計し、シームレスに印刷へと移行できます。従来の製造よりも短時間で、同等の強度と低コストを実現します。廃棄物の
削減
積層造形は、その性質上、従来の機械加工よりも廃棄物が少なくなります。材料を切り取って部品を形成するのではなく、層を重ねて部品を形成するため、実質的に廃棄物が出ません。これはコスト効率が良いだけでなく、環境にも優しい方法です。
3Dプリントの主要ユーザーであるアウトドア用品メーカーのThuleにとって、機能テストを可能にする繊維強化またはガラス強化射出成形部品と同等の剛性と強度を持つプロトタイプを印刷する能力は、依然として残された課題の一つでした。FDMナイロン12カーボンファイバーの早期導入企業として、同社は現在、設計検証の段階を超え、ルーフトップカヤックラックなどの製品におけるクランプ機構の実際の路上テストへと移行できるようになりました。
製造業にとっての3Dプリンティングの価値は、サイクルタイムの短縮とコスト削減にある。3Dプリンティングが持つ設計の自由度と、ストラタシス（Stratasys）の素材性能および信頼性を組み合わせることで、製造業者は経済的なカスタマイズ、小ロット生産、機能性プロトタイピングを実現するための強力な手段を得ることができます。 FDMナイロン12カーボン
ファイバーのような高強度材料を使用することで、重量のある金属材料に代わって、より軽量な部品や工具を製造できます。生産業務において製造コストや製品開発コストを削減する機会を探る際には、以下のユースケースをご検討ください
。
製造補助具 治具、ジグ、チェックゲージ
、検査工具を迅速に製造することで、メーカーは作業サイクル時間の効率化、工具コストの削減、そして従来の方法よりも迅速な工具の調達が可能になります。
機能性プロトタイプ
高強度材料により機能性プロトタイプの製作が可能となり、開発期間の短縮、開発コストの削減、市場投入までの期間の短縮が実現します。
人間工学的な最適化
3Dプリントされた工具は軽量であり、特定の作業に合わせて最適化できるため、作業員の安全性と作業効率を向上させます
製造プロセスの全段階でStratasysのFDMナイロン12カーボンファイバーを使用できることで、ユタ・トライクスは設計の完成度を高めるための時間をより多く確保できるようになりました。同社は、その優れた機械的特性から、プロトタイプ、金型、および少量生産部品に3Dプリントされたナイロン12カーボンファイバーを採用しています。カスタム製品のメーカーであるユタ・トライクスにとって、FDMナイロン12カーボンファイバーを用いた3Dプリントは、製品開発期間の短縮を可能にしています。
ディクソン・バルブ・アンド・カプリング社は、ガントリーロケーター、治具、保持ジョーといった、強度が高く迅速に製造できる金型類を3Dプリントで製作することで、製造コストの削減を図っています。同社にとって人件費は大きな負担でしたが、これらの工具を3Dプリントで製作できるようになったことで、そのコストが劇的に削減され、3Dプリントへのさらなる投資がすぐに正当化されました。
金型製作は、3Dプリントによる時間・コスト・作業効率の向上を実現する最大の機会の一つです。Stratasysの3Dプリンターは、高強度カーボンファイバーナイロン、PEKK、ULTEM™樹脂など、幅広い熱可塑性樹脂に対応しているため、3Dプリントを多様な金型製作用途に活用できます。 保持治具やその他の生産ライン用ツール
といった一般的な製造補助具は、3Dプリンティングで容易に実装でき、大幅なコスト削減の機会をもたらします。生産プロセスに不可欠なこれらのツールは、通常、工場現場で広く使用されています。しかし、従来の方法や材料で製造する場合、通常は高コストで時間がかかりますが、3Dプリンティングならより迅速かつ低コストで製造でき、作業員の安全性と効率性を容易に最適化できます。 一般的な製造補助
具以外にも、以下のようなより専門的な金型用途においてさらなる活用の機会が見出せます。
熱成形用金型：
これらの金型は通常、木材、RenShapeボード、鋳造アルミニウム、または機械加工されたアルミニウムビレットから作られており、一般的に高価で、製造リードタイムも長くなります。
ハイドロフォーミング用金型：アルミニウムやその他の金属で作られたハイドロフォーミング用金
型は、特に複雑な形状の場合、CNC加工のプログラミングにかなりの時間を要し、その結果、かなりの材料の無駄が生じます。
複合材用金型 複合材
構造の成形に使用されるこの金型は、通常、かさばり、重く、高価であり、サイズや複雑さによっては数週間から数ヶ月ものリードタイムを要します。
これらの用途は、少量生産における3Dプリント製代替品として、あるいは高コストなハード金型への投資前に設計を評価するために最適です。 FDMナイロン12カーボンファイバーのような高強度材料は、特定の用途において金属製金型に代わる十分な強度を持っています。ULTEM 1010樹脂はオートクレーブ硬化が可能であり、軽量な複合材積層用金型を製造するための、はるかに費用対効果の高い方法を提供します。
ジェネシスはロボット自動化システムの構築・導入を手掛けており、複合材部品の把持およびトリミングを行うため、より高速で軽量、かつ低コストなロボット用エンドエフェクタを必要としていました。高強度のULTEM™ 9085樹脂を使用することで、ジェネシスは従来型のグリッパーと比較して94%の軽量化を実現した新しいエンドエフェクタを開発し、より小型のロボットモーターの使用を可能にしました。 また、生産リードタイムも20日から3日へと85%短縮されました。
多くの製造業者は現状で十分だと考えていますが、御社もこの大きな過ちを犯していませんか？実のところ、3Dプリンティングは、実績のある従来技術と併用することで、効率的な製造に不可欠な要素となります。在庫ゼロ化や使用現場での製造を目指す競争において、従来の製造方法では3Dプリンティングがもたらす時間とコストの削減には太刀打ちできません。 積層造形がもたらす設計の自由度、コスト削減、軽量化に加え、StratasysのFDMプリンターは既存の技術を補完し、生産コストの削減、市場投入までの時間の短縮、製造効率の向上、サプライチェーンの最適化を実現します。Stratasys F900™はMTConnectに対応しているため、工場フロア全体との完全な接続性を確保できます。 当社の幅広い材料ラインナップにより、経済的なエンジニアリンググレードの材料から、カーボンファイバーナイロン、PEKK、ULTEM™などの先進的な高性能ポリマーに至るまで、設計要件に最適な材料をコスト効率良く選択できます。GrabCAD Printソフトウェアを使用すれば、重要な印刷情報にアクセスしながら、CADモデルから完成品への印刷をスムーズに行うことができます。 工場現場における3Dプリンティングの潜在
能力を最大限に引き出すお手伝いが必要ですか？Stratasys Expert Servicesの戦略コンサルティングまたはオペレーションコンサルティングチームが、貴社のビジネスにおける3Dプリンティングの有効性を検証し、工場現場でAM（アディティブ・マニュファクチャリング）導入に適した具体的な領域を特定するお手伝いをいたします。現在の製造手法にはどれ
ほどのコストがかかっていますか？Stratasysの担当者にお問い合わせいただき、3Dプリンティングがどのようにコスト削減につながるかをご確認ください。
