積層造形の未来

2022年10月19日｜閲覧時間：5分

製造業は常に革新と技術的進化に牽引されてきた産業です。製造業がどのように進化してきたか、そして今後何が予想されるかを知り、来るべき事態に備えましょう。
 

歴史と最新トレンド

製造業に新たな進化の波が押し寄せている。テクノロジーの進歩が加速するにつれ、さまざまな分野でイノベーションの導入が進んでいるが、製造業も例外ではない。効率性や費用対効果、環境問題や社会問題など、これらの進歩の原動力は多岐にわたる。背景にある動機とその先にある道を理解することは、製造業の最新動向を把握し、将来に備えるための鍵となる。

この記事では、製造業の過去、現在、そして未来における進化を紹介し、製造業者にとってどのような未来が待っているのか、その未来に積層造形がどのような位置づけにあるのかを含めて、理解を深めていただく。
 

業界を形作った主な変化

18世紀の産業革命以来、製造業はいくつかの重要な変化と繰り返しを経て、21世紀の現在、革新的な成長を遂げている。ここでは、この業界を形成してきた主な変化を簡単にまとめてみた：

産業革命

産業革命では、蒸気機関、繊維産業における紡績機械や力織機、製鉄業におけるコークス炉などの機械が開発され、改良された。このような発明的な時代から生まれた興奮と革新は、大量生産へのシフトを始め、生産性が最大の関心事となった工場に労働力を必要とするようになった。

組み立てライン

ランサム・E・オールズは1901年、組立ラインの特許を取得した。これは、生産性を500％向上させるために、自由に使える資源を使った作業効率に焦点を当てたものだった。それから間もなく、ヘンリー・フォードは、移動式プラットフォームを導入し、生産をT型自動車という単一品目に集中させることで、組立ライン・モデルをさらに改善する方法を見出した。これは生産工程をより効率的にしただけでなく、無駄を省くことにもつながり、今日でも製造革新の2大原動力となっている。

統一された組み立てライン

ビュイックは1919年に統一組立ラインを構築した際もこの効率哲学を継承し、1日あたり1,300台以上の自動車を生産できたことで大きな話題となった。精巧で複雑に設計されたコンベヤーを1つの統一ラインに組み込んだシステムを構築することで、コストを大幅に削減しながらも品質基準を維持したのである。

リーン生産

トヨタは1940年代にリーン生産方式を開発し、生産フローを改善するためにムダの特定と排除に焦点を当てた。1970年代、リーン生産方式は世界中の企業に採用され、エレクトロニクスや航空宇宙から医療、建設、食品に至るまで、さまざまな産業が今日も近代的な製造戦略の基礎としてリーン生産方式を採用している。

ロボット工学

製造業に大きな影響を与えた最新のトレンドは、ロボットによる多くの工程の自動化である。20世紀から21世紀にかけて、ロボット工学はより多くの方法で製造業務に徐々に取り入れられてきた。自動化されたソフトウェアは、工場における計画、コミュニケーション、管理を最適化するために使用されてきた。

ロボット工学は、企業が従来の製造業から脱却するための最大の飛躍を象徴している。国際ロボット連盟の報告によれば、2020年に世界の工場で働くロボットは270万台で、これは前年比12％増である。この進歩は、スマート・マニュファクチャリングの時代へと結実した。

これらすべての製造開発を通じて、パフォーマンスをより高みへと引き上げるという基本原則が、技術革新の核となってきた。現状に甘んじることなく、さらに上を目指すという決意が、エキサイティングなテクノロジーを進化させてきたのだ。そして現在に至る。現在も私たちは、積層造形のような未来を形作る最先端技術の可能性を追求することで、未来を見つめている。
 

スマート・マニュファクチャリングの未来

スマート・マニュファクチャリングの将来的な展望を形作る、現代技術の進歩には多くのトレンドがある。その中核となるのが、ロボット工学と人工知能（AI）の継続的な利用拡大であり、時間の経過とともにより多くのデータを吸収することで、より正確で予測的なものとなる。これらのデジタル技術は、協働ロボット（コボット）と組み合わせることで、製造業の生産性向上に大きく貢献することが確認されている。実際、2019年のDeloitteの調査によると、スマートファクトリーをいち早く導入した企業では、2015年から2018年の間に生産性が3.3％向上し、コスト削減と生産量の増加により、最終損益が改善された。

フォーブス誌によると、アディティブ・マニュファクチャリング（積層造形）は業界の10大未来トレンドのひとつに数えられている。しかし、3Dプリンティングによる大量生産は、単なる未来の概念的なアイデアではない。現在、製造業界で実際に導入されているものなのだ。この進化する技術を採用する企業が増えるにつれ、その進歩と発展は加速する一方だ。

3Dプリンティングは、工業生産の進歩における重要な分野のひとつであるだけでなく、他の将来のトレンドと連動し、強化する能力を持っている。その中でも最大のものは持続可能性である。リサイクル可能で再利用可能な製品に対する需要は大幅に増加しており、製造業者は効率的で効果的な製品や部品を作りながら廃棄物を削減する方法を模索している。

アディティブ・マニュファクチャリングは、持続可能性に関して最もインパクトのある製造方法です。積層造形では、企業は製品または部品のバッチを需要に合わせて簡潔に生産できるため、余剰、保管の必要性、廃棄物の量が削減される一方、材料の廃棄量は従来の減法的製造技術よりも大幅に少なくなります。

製品や部品の設計におけるデジタルシミュレーションは、製造業にとって決して新しい手法ではない。現在、製品開発の大半はバーチャルで行われており、エンジニアは創造の限界を押し広げ、従来の製造手法の制約下では理解できなかったようなデザインを実現することができる。デジタル設計と開発の方法は、3Dプリントプロセスを完璧に補完する。簡単に言えば、コンピューター支援設計（CAD）が3Dプリンターに指示し、その設計の正確な物理的モデルを作成します。

積層造形は、廃棄物や費用への影響を低減できるため、プロトタイピングの手法としても好まれている。組織は、従来の製造方法を使用するよりも大幅に低いコストで、開発プロセス中に複数のバージョンの製品を製造し、テストすることができます。それゆえ、3Dプリンティングは、航空宇宙、自動車、ニュースペースなどの実験的産業におけるスマートな製造オプションとみなされている。

製造業における雇用の未来

デロイトが発表した「2018年グローバル・ヒューマン・キャピタルの動向」によると、オートメーションは製造業を進化させるかもしれないが、製造業における仕事の数は減っていない。デロイトの2018年グローバル・ヒューマン・キャピタル・トレンドの調査結果によると、製造業における労働者の必要性が減少する代わりに、異なるタイプの労働者、つまり現代の製造業の生産プロセスをサポートし、推進できるデジタル技術の専門スキルを持つ労働者が必要とされるようになると推測している。

繰り返しになるが、積層造形は、熟練した専門家がその能力を、今なお拡大し続けている業界にどのようにもたらすことができるかを示す有力な例である。製造の設計や仮想シミュレーション、高度な機械操作、工学知識の応用など、3Dプリンティングのような分野では、部品や製品の作成を成功させるために幅広いスキルを持つ労働者が必要とされる。

製造業の未来を受け入れ、備える

製造業は常に進化し続ける分野です。競争力を維持するために、製造業者は業界で起きている変化に対応し、最新のデジタル技術を取り入れ、業務効率の向上に努める必要がある。多くの企業にとって、これは最新の大量生産方式を反映した生産設備を採用することを意味し、同時に、操作に熟練した訓練された技術者を従業員に配置することを意味する。 

そのための効果的な方法のひとつが、現在の設備をアップグレードすることです。統合のための設備アップグレードは、従業員が使い慣れた機械を使い続けることができる一方で、生産工程に高度な生産技術を取り入れる可能性が広がるため、初期コストのバランスを取るのに最適な方法です。

自動化、ロボット工学、3Dプリンティングなどの最新トレンドを今取り入れれば取り入れるほど、これらの技術がより広く利用され、大量生産に使われるようになったときに、業界についていくのが容易になる。

製造業の未来に備える最良の方法は、製造業の発展を積極的に受け入れることだ。最新トレンドをいち早く取り入れた企業は、先手を打つことで利益を得ることができる。積層造形のような、現在開発されている最先端でエキサイティングな技術を取り入れることで、製造業界の将来に向けて有利な立場に立つことができる。
 

著者ファビアン・アレフェルド