ドイツの 17 の警察部隊のニーズを満たすカスタマイズされたソリューション。

「私たちの最大の課題は多様性です」とブサム氏は述べた。各州と各警察部隊は多種多様な車両を調達しており、それぞれの用途に合わせて追加のカスタマイズが必要になる場合もある。搭載する部品もそれぞれ異なる。例えば、部隊ごとに異なるメーカーの無線通信システムや信号システムを使用している場合もある。つまり、各車両には多くのカスタムパーツが必要となるのだ。

「私たちはドイツの17の警察部隊向けに車両を製造しており、各部隊は人間工学に基づいたレイアウトや使用方法について独自の考えを持っています。そのため、基本設計の観点から見ると生産量はかなり多いように見えるかもしれませんが、具体的なカスタマイズのレベルを加えると、生産量は再びかなり少なくなります」とブサム氏は述べた。

MOSOLFのチームは、標準的な量産車両から作業を開始します。つまり、市販の乗用車、トラック、バンをベースとし、必要な仕様に合わせて追加装備を取り付けることでカスタマイズを行います。チームは、要求される機能ごとに最適な取り付け位置を見つけ、人間工学に基づいた設計、耐久性、そして美観を確保する必要があります。

旧型の車種では、ダッシュボードやコンソールにMOSOLFのカスタマイズのための十分なスペースがあったため、設置スペースの確保は比較的容易でした。しかし、新型車では、それがより困難になります。

「現代の車はディスプレイ画面が増え続け、車内が狭く感じられます。追加装備を設置するスペースがなくなってしまったのです。車内には、小さな収納スペースと携帯電話の充電器くらいしかありません。そのため、すべての制御装置を設置するスペースを見つけるのは困難です。特にカモフラージュ車両では、パトカーだとバレないようにしなければなりません」とブサム氏は述べた。

MOSOLF の 3D プリント技術への取り組みは、バイエルン州警察が警察の全車両とオートバイに新しいデジタル無線通信システムの設置を命じた 2016 年に始まりました。

「それぞれの車、それぞれのバイクに固有のソリューションを見つける必要がありました。すべての部品を板金で作ってしまうと、信じられないほど時間がかかり、仕上がりも良くありません。そこで、私たちはまず3Dプリントの世界に足を踏み入れました。」

パトカーのフロントLEDフラッシングライト用のカスタムメイドの取り付けブラケット。以前は、チームは板金成形でこれらの部品を製造していました。	今日、SLS 3D プリンティングは、はるかに高速で、より簡単で、コスト効率に優れたソリューションを提供します。

当初、チームは熱溶解積層法（FDM） 3Dプリントを用いて部品を製造していました。これは当時、彼らのニーズに最も適した技術であり、入手が容易でした。しかし、すぐにいくつかの限界に直面しました。FDMプリントは、必要な注文量に対応するためのスケールアップが難しく、製造された部品は工業品質に達していませんでした。

SLS 3D プリンティングは理想的な次のステップのように思われますが、ソリューションの価格が約20 万ユーロから始まるため、 Formlabs の Fuse シリーズが発売されるまでは、このテクノロジーは中小企業には手の届かないものでした。

「SLSプリントは、優れた品質、高精度、優れた材料性能、そして大量の部品を同時生産できる能力を備えているため、MOSOLFに最適です。また、システム全体の価格が非常に手頃なので、コスト効率も優れています」と、Formlabsのパートナー企業である3D-WERK Black Forest GmbHのCEO兼創設者、ゲルハルト・ドゥダ氏は述べています。ドゥダ氏は、MOSOLFチームと当初から協力し、彼らのアプリケーションに最適なソリューションを模索してきました。

「 Fuseエコシステムは、使いやすさとワークフローの点で最も管理しやすいシステムであるため、当社にとって最良の選択です」とBusam氏は付け加えました。

このスピーカーカバーは、設置前のコストを最大70%削減できるように設計されています。スピーカーは、接着剤や機械的な留め具を必要とせず、インサートに直接クリップで固定できます。

SLS 3D プリントを使用して、24 時間以内にカスタムメイドの機能部品を製造します。

射出成形、熱成形、板金成形などの従来の大量生産プロセスと比較して、積層造形法の最大の利点は、高価な金型を必要とせずにカスタムメイドの部品や小ロットの部品を製造できることです。

「当社ではSLS技術、特にFuse 1+ 30Wマシンを用いて、小型でシンプルな部品から複雑な自動車コンソールまで、幅広い部品を製造しています。この技術を幅広く活用しており、Fuseマシンは当社の要件の約80%を満たしています」と、MOSOLFの試作・設計・技術構想責任者であるティベリウ・モラリウ氏は述べています。

MOSOLF のチームは、SLS 3D プリントを使用して、小さなカバーやツール ボックスから、大規模な複数コンポーネントのアセンブリやダッシュボードの内部コンポーネントに至るまで、数十種類のカスタム デザインを制作しています。

「要件は州や警察署によって異なるため、3Dプリントによってプロセスが大幅に簡素化されます。車両を別の車両に簡単に再設計できます。同じモデルであれば、外観は同じままでも、内部に搭載される追加システムが大きく異なる可能性があります」とモラリウ氏は述べた。

ラジオマウントはカスタマイズの好例です。コンソールの取り付け位置はメルセデスのすべてのバンで共通ですが、異なるマウントを使用することで、様々なメーカーのラジオに対応するなど、全体の構成を簡単に変更できます。

この変更の容易さにより、特にプロトタイプと生産部品の両方を同じマシンで製造できる場合、プロトタイプの作成と生産の両方が大幅に高速化されます。

「デザイナーである私にとって、今日頭の中にアイデアがあり、それをスケッチし、翌日その作品を手に取って実際に見ることができることほど素晴らしいことはありません」とモラリウ氏は語った。

3Dプリンティングが社内製造に与えた最大のインパクトは、多くの分野で作業スピードが大幅に向上したことです。従来の製造プロセスでは、特に表面処理が必要な部品の場合、納期は約4～6週間かかっていました。しかし、3Dプリンティングなら、ほぼ一晩で部品を納品できます。もし3Dプリンティング技術がなければ、各部品を複数回製造・修正する必要が生じ、ワークフローははるかに長く複雑になっていたでしょう。

カーステン・ブサム
プロジェクト計画責任者
モソルフ特殊車両有限会社

	SLS 3Dプリント	板金成形	熱成形	射出成形
設計→試作→部品の実際の製造までの期間。	1～2週間	6～8週間	6～8週間	6～8週間
実際に使用する部品のリードタイム。	1～2日	6～8週間	6～8週間	6～8週間
その他の要因	金型が不要で、カスタマイズが容易、デザインの自由度が高く、美観に優れています。	金型やツールが必要になると、設計オプションが制限され、カスタマイズが難しくなり、美観が低下します。	金型やツールを使用すると設計上の制限があり、カスタマイズが難しくなります。	高価でカスタマイズできない金型が必要となり、設計の自由度が低くなります。

今日の自動車は、より美しく魅力的なものになっています。内装はより流動的なデザインとなり、収納スペースはより複雑で多様化しています。そのため、3Dプリントは自動車のデザインと人間工学にとって不可欠な要素となっています。なぜなら、これらの要素は、熱成形や板金成形といった他の技術では必ずしも実現できないからです。こうした複雑な車両形状に部品を接合する作業は、3Dプリントが最も効果的です。3Dプリントによって、デザインの自由度が高まり、デザインと形状において創造性を最大限に発揮できるのです。

ティベリウ・モラリウ
試作、設計、技術構想
モソルフ特殊車両有限会社

この換気口は、放火捜査用特殊車両内の黒色区画と白色区画を仕切るために用いられる一方向弁です。構造は比較的複雑なモジュール式で、3つの部品がネジで固定されています。

当初、チームはこの部品をFDM 3Dプリントで製造しようとしましたが、円形で壁が薄いという問題に直面し、製造が困難になりました。そこで、より設計の自由度が高いSLS 3Dプリントに切り替えました。

SLS 3D プリントの主な利点の 1 つは、自動車業界で自動車の内外装部品の製造に広く使用されているナイロンなどの使用材料の機械的特性をエンジニアが熟知していることです。

MOSOLFチームは、 SLS 3Dプリントで印刷されたナイロン部品の性能を深く理解しています。そのため、機能性を考慮した設計が可能で、場合によっては既存の金属部品を置き換えることさえ可能です。

取り外し可能な緊急ライト用の、車両の荷物スペース用のクリップ式取り付けブラケット。	天井照明ハウジングと取り付けブラケット。

「Fuseエコシステムでは、自然界で入手可能な最高の素材、つまり長期間使用され、徹底的にテストされた、すぐに使える素材を入手できます」とDuda氏は述べた。

耐久性に加え、自動車産業におけるアプリケーションでは耐熱性が最も重要な基準の一つです。PLAは、0.45MPaでの熱変形温度（HDT）が約50℃と低いため、FDM印刷に使用する材料としては明らかに不適切です。

ABS の HDT は 0.45 MPa で約 90 °C であり、これは PLA よりも優れていますが、多くの用途では依然として最適限度内または最適限度以下であると考えられています。

Formlabsナイロン12パウダーは、0.45MPaで最大171℃という高いHDT（熱膨張率）を誇りますが、耐熱性も大幅に向上しています。そのため、夏場に高温の駐車場に車両を駐車した場合でも、ラジオマウントなどの実用部品が損傷することはありません。

電気コンセント用ハウジング	車内移動中に発生する偶発的な損傷を防ぐ保護カバー。

場合によっては、車両は警察や緊急サービスにリースされ、リース期間が終了した後に民間人や他の政府機関に売却されます。

これを実現するために、MOSOLF のチームは、車両自体に恒久的な損傷や変更を加えることなく、車両の耐用年数が経過したときに簡単に元の状態に戻すことができるように、車両に追加の機器をカスタマイズして取り付ける必要がありました。

付加製造によりこのプロセスも簡素化されます。元の部品を恒久的に変更する代わりに、元の部品を取り外して、後で取り外して交換できる 3D プリント部品に交換できるからです。

参考文献

https://formlabs.com/blog/police-special-vehicles-sls-3d-printing/