ドイツに拠点を置くIBL Hydronicは、建設機械、自治体向け機械、農業・林業機械、その他特殊機械や車両向けに、電子制御、油圧システム、およびカスタムソフトウェアソリューションを提供しています。

Fuse 1 SLS 3Dプリンターを導入することで、短期間で機能的なプロトタイプを作成し、複雑な油圧部品を社内で生産できるようになりました。

弊社のインタビューでは、IBL Hydronicの積層造形担当テクニカルプロダクトデザイナーであるトム・ハインドル氏が、SLS 3Dプリントがいかに制御システムソリューションの革新を促進し、ワークフローを最適化しスピードアップできるかについて語っています。

機械および車両用自動制御システムの開発

IBL Hydronicは、建設車両、農業・林業機械、自治体向け車両など、さまざまな産業機械向けの制御システムを開発・製造しています。このニッチな市場において、同社は制御装置用のハードウェアと、それに適合するカスタムソフトウェアの両方を提供しています。

「私たちは革新的な油圧および電子ソリューションを開発しています。当社のポートフォリオは、シンプルな制御ブロックから、高度なユーザーインターフェースを含むすぐに使用できる制御装置まで多岐にわたります」とハインドル氏は説明します。

顧客の具体的な要望に迅速に対応するため、IBLはほとんどの部品を自社内で製造しており、その中で3Dプリントが非常に重要な役割を果たしています。

過去のいくつかのプロジェクトで、IBLが従来の製造プロセスの構造的および設計上の限界に達していることが明らかになった後、彼らは3Dプリントソリューションをますます検討するようになりました。当初、これらの作業は外部の3Dプリントサービスプロバイダーによって行われていましたが、需要が非常に高かったため、2019年に同社は最初の社内3Dプリンターに投資しました。

「3Dプリントにおいて、私たちにとって常に非常に重要だったのは、積層痕のような外観上の特徴が見えないこと、そして設計の自由度を最大限に高めたいということでした。他の種類の3Dプリント技術で初期の品質問題に遭遇した後、私たちはFuse 1 SLS 3Dプリンターを選択することにしました」とハインドル氏は述べています。

ハインドル氏は、SLS 3Dプリント技術の主な利点として、サポート構造が不要なことと、Fuse 1でのナイロンパウダープリントを挙げています。このプロセスは、他の方法では実現不可能な価値あるプロジェクトに多くの新たな可能性を開きました。

プリンターの使いやすさも、ハインドル氏と彼のチームにとって重要な要素でした。これにより、できるだけ多くの同僚がプリンターを使用できるようになり、開発プロセスと生産プロセスの効率化と改善が可能になりました。

「SLS 3Dプリンターを持つことで、CNCフライス加工、旋盤加工、機械加工などの製造方法を使う必要がなくなりました。もちろん、これは時間、お金、スペースを大幅に節約してくれます」とハインドル氏は述べています。

「SLS 3Dプリントの使いやすさとシンプルなワークフローにより、製品と設計に完全に集中できます。これにより、プロセスが大幅に簡素化されました。」

トム・ハインドル、積層造形担当テクニカルプロダクトデザイナー、IBL Hydronic

2019年以降、IBLは増加する需要に対応するため、3Dプリント事業を継続的に拡大しています。

小〜中ロット生産におけるカスタム機能部品の3Dプリント

Fuse 1を社内に導入することの重要な利点は、柔軟性です。これにより、ハインドル氏と彼のチームは顧客重視の姿勢を次のレベルに引き上げることができました。

農業機械メーカーや自治体向け車両メーカーの制御システムを開発する際、IBLは既製の部品をほとんど使用できません。代わりに、各顧客の特定の課題とニーズに焦点を当て、自社のSLS 3Dプリンターを使用してカスタムソリューションを開発しています。

これは、彼らのニッチ市場における独自のセールスポイントであり、サブトラクティブ方式や射出成形プロセスを使用する競合他社の製品とは一線を画しています。

射出成形は高コストで複雑さも伴い、少量生産の小ロット製造を考慮すると、会社にとって利益になりません。

「この業界のメーカーは通常、車両や機器を比較的少量生産します。つまり、約100〜250個のロットで多くのものを生産します。私たちにとって、一時的に少量でしか使用されない大規模な社内生産機械群に投資することは、まったく不可能です」とハインドル氏は説明します。

顧客の農業・林業機械に合わせてカスタマイズされた、SLAおよびSLS 3Dプリント技術で作成された制御システムソリューション。

迅速な納品能力と3Dプリンターのフル活用により、Fuse 1 SLSプリンターの社内導入による投資収益率（ROI）はプラスとなっています。

さらに、同社は現在、生産能力の向上を通じて新たな顧客を獲得することができます。

農業機械用制御モジュールの3Dプリント

IBL Hydronicが手掛けた最新プロジェクトの1つは、特定のモデルの機械に合わせてカスタマイズする必要があった農業機械メーカー向けの制御パネルの開発です。このプロジェクトは記録的な速さで完了しました。

わずか1ヶ月の開発期間の後、制御モジュールは完成し、顧客に提示することができました。

3Dモデルに特別なテクスチャを適用することで、外部ケーシングは革のような外観になり、この部品が3Dプリントによって製造されたことをほとんど認識できません。

ケーシングの部品はSLS 3Dプリント技術でプリントされ、その後組み立てられ、革製のアームレストが取り付けられました。

機能的であるだけでなく、美的にも優れたデザインを作成するために、設計段階で3Dモデルの表面にテクスチャパターンが追加されました。

その後、SLSプリントされた部品は研磨され、浸漬染色によって着色されます。

その結果、SLS 3Dプリントで完全に製造された機能部品の集合体が完成し、革のような表面が美的魅力を高め、全体的なデザインをより完璧なものにしています。

制御パネルのケーシング部品は、Fuse 1でNylon 12素材を使用してプリントされ、その後研磨され染色されました。

IBLのチームは、SLSとSLAの両方の3Dプリント技術を活用し、積層造形が提供できるすべての設計の自由度と機能性を引き出しています。

例えば、白とオレンジのボタンのような小さな部品はSLA 3Dプリンターで製造されています。これは、半透明および透明な部品をプリントできる数少ない3Dプリント技術の1つです。

この制御モジュールでは、例えば、システムエラーが発生した場合にボタンが警告灯を点滅させるようにソフトウェアと機能を統合することができます。

積層造形が提供するスピードと柔軟性は、IBLの新しい制御モジュールの製品開発プロセスにとって基本的な要素です。

外部の製造サービスプロバイダーとの連携中に発生する長いリードタイムは、社内3Dプリントによって大幅に短縮され、同社は顧客により迅速な結果を提供できるようになりました。

「3Dプリントのおかげで、私は2〜3週間以内に最初のプロトタイプを顧客に提供でき、それは実際の量産品に近い品質でした。」

トム・ハインドル、積層造形担当テクニカルプロダクトデザイナー、IBL Hydronic

さらに、従来の方法を使用する場合と比較して、デザインの変更もはるかに簡単かつ迅速に行うことができます。

「3Dプリントでは、全く逆の方向にも迅速に作業を進めることができます。CADファイルを修正し、金型を作成したり機械をセットアップしたりすることなく、すぐにプリントできる速度は、CNC加工のような他の製造方法では比較になりません」とハインドル氏は述べています。

SLS 3Dプリントによる競争力の強化

ハインドル氏と彼のチームは、彼らが獲得した経験を基に、新しい材料、新しい製造能力、将来の設計の可能性へと拡大する計画を立てています。

3Dプリントされた制御パネルのようなプロジェクトは、新しいアプローチの基礎を築き、将来のプロジェクトに広い視野を開きます。

「社内3Dプリンターに投資し、このプロセスを学ばなかったら、一部の顧客を獲得できなかったでしょう。」

トム・ハインドル、積層造形担当テクニカルプロダクトデザイナー、IBL Hydronic

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出典

https://formlabs.com/blog/manufacturing-control-systems-for-machines-with-sls-3d-printing/