3Dプリントされたドローンが、PMRoboticsと書かれた看板の前に屋外に立っています。ドローンは、どの角度から見ても製造業の中で最も成長著しい産業の一つです。しかし、世界中の他の高成長産業とは異なり、競争環境は非常に細分化されています。カリフォルニアに拠点を置くDJIやSkydioのような巨大企業が市場を席巻する一方で、数百もの中小規模のドローンメーカーが独自のニッチ市場を開拓しています。

スイスのドローンメーカーであるPMRoboticsは、小規模な独立系メーカーが業界で注目を集め、成長を遂げているというトレンドの一翼を担っています。同社の成功は、機能部品から製造補助具、試作に至るまで、選択的レーザー焼結法（SLS） 3Dプリント技術の活用によるところが大きいです。

共同創設者の Niklaus Hagen 氏に、Formlabs とそのスイスのパートナーである 3D-EDU との連携によって Fuse シリーズ SLS プリンター エコシステムの統合がいかに容易になったか、またこれらのプリンターによって次のドローン モデルの開発期間がほぼ 3 年からわずか 9 か月に短縮されたかについて話を聞きました。

ホワイトペーパー
低コストで迅速に製造できる金属成形用の治具と固定具。

このホワイトペーパーでは、金属加工用の治具、固定具、その他のツールの製造における3Dプリントの活用について解説します。Formlabsの3Dプリンターが、過酷な環境下でも効率的に機能する、耐久性、精度、耐熱性に優れたツールをどのように製造できるかを、実際のケーススタディを通して実証します。また、ツールのカスタマイズ性を高め、パーツの複雑性を高めながら、製造時間とコストを最大90%削減する方法についても解説します。
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市場の魅力を維持するためには、低い運用コストを維持することが不可欠です。

自動化ツールをワークフローに統合することで、生産効率を迅速に向上させることができます。しかし、これらの機械は、新製品や継続的な改良への互換性を確保するために、特殊なツールと広範囲にわたる調整を必要とします。この点において、SLS 3DプリントはPMRoboticsに優位性をもたらします。

新しいドローンを飛行させること、あるいは市場に投入することさえ、小規模な企業にとってほぼ不可能に思えるかもしれません。高性能ドローンの製造には、ソフトウェアプログラミング、ハードウェアの設計開発、そして製造能力への多大な投資と専門知識が必要です。このことを認識したハーゲンは、高度なスキルを持つ専門家チームの構築に投資し、支援が必要な場合は自動化機械を活用しました。

「開発、設計、製造はすべて100％自社で行っています。可能な限り自動化バージョンを使用するようにしているので、必要な場合にのみ人員を増員しています」と彼は語った。

自動化された機械が新しい設計やアップデートに継続的に適応できるようにするには、アジャイルな製造アプローチが必要です。自動化をビジネスモデルの中核に据えるハーゲン氏は、少人数のチームに過度の負担をかけることなく、こうした適応をスムーズに進める方法を見つける必要がありました。

「以前は、機械加工した木材とグラスファイバーで作られた小さくて複雑なフレーム部品を接着していました。私たちのCNC工作機械では、こうした部品を微調整して組み付けたり、小さな取り付け部品を多数接着したりする必要があるのです」と彼は振り返ります。

試作、試験、製造を支える手作業による製造では、新しいドローンモデルの開発に数ヶ月を要していました。そこでハーゲン氏は、設計プロセスを加速するために3Dプリント技術を導入しました。しかし、彼が最初に使用した熱溶解積層法（FDM）のプリンターでは、必要な強度と表面品質を備えた部品を製造できませんでした。彼らは、FDMの使いやすさと入手しやすさと、産業グレードの部品と同等の信頼性と品質を兼ね備えたソリューションを必要としていました。

3D-EDU ショールームを訪問し、Fuse シリーズを試用した後、同社は SLS 技術を社内に導入することを決定しました。

「近年、FDM分野では目立った発展は見られませんでしたが、SLS分野では驚くほど急速な発展を遂げています。9年前に3Dプリントを始めた頃は、この価格で自社のSLSプリンターを自社工場に導入できるとは想像もしていませんでした。」
PMRobotics共同オーナー、ニクラウス・ハーゲン氏

PMRobotics は、社内に SLS システムを導入して以来、このプリンターを活用して、カスタム製造補助具の製作、機能プロトタイピング、機能コンポーネントの製造を通じて業務を改善してきました。

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カスタム製造装置

この CNC ジグは、フライス加工中に金属部品を所定の位置にしっかりと保持し、CNC マシンの精度を向上させ、コストのかかる損傷や不正確さを回避します。

最適なフライス加工性能を確保するために、レバーとロックピンを備えたクランプゲージがフライス盤の 4 番目の軸に取り付けられています。

自動化ツールを新しい製品やプロセスに適応させるには、ファスナー、グリップ、固定具、その他の部品を迅速に製造し、高い耐久性と精度を実現する必要があります。PMRoboticsは複雑な自動化機械に依存しているため、既存の設備にシームレスかつ正確にフィットする部品を設計する必要があります。Fuseシリーズのナイロン12GF粉体塗装部品は、最適な寸法公差を備えているため、これを実現しています。

「Fuse [1+ 30W] があれば、真空テーブルの真空吸引チューブ用アダプター、クランプゲージ、生産ゲージ、生産設備、補助具、ブラケット、CNC マシンの小さな部品など、さまざまな用途に使用できます」と Hagen 氏は語ります。

わずか6人で構成されるチームでは、製造に使用するツールの改良ではなく、機能的なドローンの設計と製造に全力を注ぐべきです。社内に迅速な製造プロセスがあることで、デザイナーはより価値の高いタスクに時間を割くことができます。チームメンバー全員が日々の業務の中で問題を特定し、すぐに部品をプリントアウトして送ることができるため、すぐに入手できる治具、ブラケット、チューブ、アクセサリーを使って1日以内に修理できます。

「Fuseを使えば、日常的な問題を非常に柔軟に解決できます。例えば、KUKAロボット用のバキュームテーブルを大型エアチューブを使って自作しました。フィッティングを何時間もかけて探して注文する代わりに、CADで自分で設計すれば、翌日にはクイックリリースロック付きのチューブフィッティングが、まさに希望通りの状態で用意されるのです」とハーゲン氏は語ります。

迅速かつ実用的なプロトタイピングにより、生産時間を短縮できます。

FDMではなくSLS技術を用いて生産規模を拡大する主なメリットは、部品の性能向上です。アイデア創出、試作、テスト、そして少量生産を、同じ技術、造形パラメータ、そして材料を用いて実現できるため、開発期間の短縮と初期結果の信頼性向上につながります。

防衛訓練用の大型標的ドローンの顧客からの注文は、PMRoboticsチームが慣れ親しんできた納期よりも短かった。複数のコンポーネントの開発プロセスが機能テストや一部部品のアウトソーシングと重なり、注文や改修ごとにスケジュールに4日間追加されていた。

次の注文では、Fuseシリーズのエコシステムを導入し、夜間に部品をプリントするようになりました。作業時間は機能部品のテストと設計修正に費やされ、プリンターは毎晩、待ち時間なしで部品を連続的に生産しました。これにより、開発時間全体が30%短縮されました。

他社が部品を注文して届くのを待つのと同じ時間で、Fuseを使えばその部品を完璧に取り付けることができました。他社では6～7週間かかるところ、私はたった1週間で済みました。社内ワークフローのおかげで、外注する場合と比べて開発期間を4分の3も短縮できました。
PMRobotics共同オーナー、ニクラウス・ハーゲン氏

Fuse シリーズの実際のコンポーネントを使用して離陸します。

PMRoboticsチームはモデルの設計とテストを完了すると、シームレスに生産に移行し、試作段階で使用したのと同じナイロン12GF粉末を使用して、ドローンのすべてのプラスチック部品を3Dプリントしました。8台のバッチ注文に対応するため、PMRoboticsチームはFuseシリーズの製造能力を活用しました。

「Fuseはほぼ一日中稼働しており、印刷室は常に満杯で、仕分け密度は30%向上しています。Fuse [1+ 30W]がなければ、これほど迅速かつプロフェッショナルに作業を完了することはできなかったでしょうから、このプリンター1台で十分な価値があります。」
PMRobotics共同オーナー、ニクラウス・ハーゲン氏

また、Fuse Series を社内に迎えることで、チームは、Fuse Series の 3D 設計と 3D 印刷の専門知識、および機能部品の製造能力を活用した、収益性の高いサイド プロジェクトに柔軟に取り組むことができます。

ドローン製造におけるチームの成功から、他にも収益性の高いサイドプロジェクトが生まれています。最近では、Fuseシリーズとナイロン12GFパウダーを地上作業に応用し、クラシックカーエンジンのインテークマニホールドを再現しました。SLS 3Dプリント技術は、金型や製造ツールが存在しないアンティークやクラシックなデザインに最適なソリューションです。Fuseシリーズを使用することで、Hagenは必要な耐薬品性と耐熱性を備えたマニホールドをプリントできます。

「インテークマニホールドは、エンジンの熱と燃料噴射システムからの燃料蒸気に常にさらされています。FDMと比較して、Fuseシリーズはより均一で均質な材料を使用し、十分な熱安定性を備えています。さらに、燃料に対する耐性も備えています」とハーゲンは述べています。

PMRoboticsは、試作、製造支援、自動化機械のエンドツール、そして機能部品の製造において、Fuseシリーズを活用することで、ほぼ即座に投資収益率（ROI）を達成しました。エンジンマニホールドなどの補足プロジェクトは、チームの作業負荷を大幅に増加させることなく、新たな収益源を生み出すことができます。

「カスタムソリューションを簡単にプリントできます。コストも安く、何よりも速いです。Fuse 1+ 30Wは、私たちが持っているプリンターの中で最もシンプルです。調整も不要で、故障の心配もありません。Formlabsのシステムの一番の魅力は、実用的で信頼性が高いことです」とハーゲン氏は語ります。

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	Formlab Fuse 1+ 30W SLS の仕様。 クリック 価格を確認する クリック

参考文献

https://formlabs.com/blog/drone-production-fuse-series-sls-3d-printing/