Iva Divic 7月 5, 2021

CORPORATE

削減し再考する: アディティブ・マニュファクチャリングによる廃棄物削減のための積極的なアプローチ方法

アディティブマニュファクチャリングは、その黎明期から長い道のりを歩んできました。設計革新、マスカスタマイザ―ション、オンデマンド製造などのおかげで、積層造形はさまざまな業界の中小企業や大企業に多くのメリットをもたらしています。企業は、少ない投資でより早く製品を市場に投入し、顧客のニーズに迅速に対応することができます。

しかし、環境への影響についてはどうでしょうか?従来の製造技術に比べて廃棄物は少ないのでしょうか?

従来の製造技術のほとんどが減法であり、多くの廃材を残してしまうことを考えると、AMは素晴らしい代替手段です。3Dプリンターで作られた製品は、金型を使わずに設計されているため、必要な材料が少なくて済み、廃棄物も少なくなります。このようにして、企業は廃棄物を削減し、循環経済を強化し、より持続可能な製造資源を生み出すことができるのです。

廃棄物削減への取り組み

残念なことに、サステナビリティは、企業が自社のコミュニケーションチャネルでピンポンするバズワードのようになっています。しかし、サステナビリティとは、より複雑な概念であり、適切な理解と高いレベルのコミットメントが必要です。私たちは、創業以来、次の世代のことを考えながら、より良い、より健康的な世界に貢献することを目指してきました。マテリアライズのCEOであるFried Vancraenはこう説明します。「サステナビリティとは将来の世代のニーズを損なうことなく、現在の世代の真のニーズを満たすことです」。

AMが環境や人々に与える影響についてはまだ多くの知見が得られていませんが、私たちはこの技術がもたらす結果をさらに調査することを約束します。ここ数年、私たちは持続可能性の目標を拡大し、研究の重要性についての認識を高めてきました。

2025年までに達成すべき重要な目標を定義し、長期的な戦略に沿った実行可能なステップを踏んでいます。「AMをより持続可能なものにするために何ができるか」「最も持続可能な選択としてAMを適用するにはどうすればよいか」といった問いをなげかけることで、私たち自身やお客様がより持続可能な力を得られるようなソリューションを設計・作成する新しい方法を模索しています。

「マテリアライズは、積層造形の知識に投資することで、お客様やパートナーが持続可能な未来のために正しい選択ができるようにすることを約束します。この情報は、グリーンウォッシング(環境に配慮しているように装うこと)を避け、適切な種類のイノベーションに集中し、実際に影響を与え始めるために不可欠です。」とFriedは説明します。

サステナビリティは、環境への影響を理解することから始まる

LCA (Life Cycle Analysis)とは、原材料の採取から製造工程まで、商品の各段階における環境負荷を評価する手法です。このサイクルが高ければ高いほど、環境負荷は低くなります。この意味で、3Dプリンターで作られた製品は、潜在的にはより有益なものです。アディティブ・マニュファクチャリングは孤立したパーツをベースにしているため、その製品のライフサイクルを延ばすことができます。これにより、新しい部品の追加や既存の部品の改良が可能となり、元の製品の寿命を最適化して延ばすことができます。ライフサイクルに関連するいくつかの側面も考慮されています。例えば、燃料消費量やそれによって引き起こされる排出ガスなど、対象物の使用に影響を与える軽量の部品を作成する可能性があります。

私たちの技術の影響をよりよく理解し、この仮定を確認するために、マテリアライズはライフサイクル分析を行い、100万足のミッドソールを生産する際の環境への影響を調べました。また、パートナーであるBASF社と共同で、3つのAM技術と従来の製造技術であるポリウレタン鋳造を比較しました。

どの時点でAMが適切な選択になるのでしょうか?シリーズの規模が小さくなってくると、AMの方が有利になってきます。プロセスのエネルギー効率を上げたり、材料の消費量を減らしたりするたびに、ティッピングポイントは正しい方向に向かっていきます。部品の種類によってティッピングポイントは大きく異なりますが、一般的には量が少なければ少ないほどティッピングポイントは高くなります。

Graph showing overall results of the LCA research

LCA研究の主な結論は、AMが従来の製造技術よりも持続可能であるとは言い切れないということです。AMは、より持続可能な選択肢とは断定できません。場合によっては、カーボンフットプリントへの影響が悪化することもあります。また、場合によっては、特定のアプリケーションにおいて、AMはより持続可能な選択肢を提供することができます。これは、材料、輸送、エネルギー消費、資源、プロセスなどは考慮したビジネスモデル全体に大きく依存します。インソールを例にとると、ミッドソールとインソールを統合して1つのカスタマイズされたパーツにすることができ、そうすることで、インパクトを減らしながら価値を高めることができます。

「一般的に、少量生産の場合は、AMでより持続可能な生産ができる可能性が高くなりますが、その場合、当然ながら、その少量生産をコスト効率よく、スクラップを最小限に抑えて作るためのツールが必要になります。その中で、私たちは物流コストを削減するためのイノベーションも発表します。しかし、それ以上に重要なのは、スクラップや廃棄物を減らすことができる複数の新製品です」とFriedは言います。

BluesintとProcess Tuner: 約束を果たし、変化をもたらす

LCA調査の結果が示すように、小~中規模のシリーズでは、AMによる生産はより持続可能なものとなりますが、そのためには、小規模のシリーズをより少ない廃棄物でコスト効率よく製造できる適切なツールの適用が必要です。

私たちは、研究と集中的な調査を行うことで、廃棄物のリサイクルと削減、そして最終的には廃棄物をなくすための新しい方法を見つけたいと思っています。

Friedは、「私たちは、廃棄物を減らすだけではなく、廃棄物をなくすための道筋を作るための革新が必要です」と説明します。この約束を果たすために、私たちは、無駄をなくして製造プロセスを高速化することで持続可能性に焦点を当てた2つの最先端のソリューションを発表しました。Bluesint PA 12とProcess Tunerは、企業が環境への影響を軽減するための最新のイノベーションです。これらのツールは、サステナビリティに焦点を当てた製品群の第一弾となり、今後も開発を続けていく予定です。

Blusintについて: 100%再利用可能な粉末を使用した3Dプリント

3Dプリントでは、レーザー焼結が一般的な手法です。従来のレーザー焼結では、1回の造形で未焼結の粉末の約50%が廃棄物となっていました。

Bluesint PA 12では、50%の新しい材料と50%のすでに焼結した材料を混ぜるのではなく、焼結した粉末を100%使用して真新しいパーツを作ることができます。この革新的な技術により、二酸化炭素の排出量を30%削減することができ、これは現在市販されているどの代替技術よりも優れています。

Different parts and components made with BlueSint

100%再利用された粉末で印刷されたBluesint PA 12部品

Process Tunerについて: ワークフローを自動化してチームの生産性を向上

現在、80%以上のメーカーがすでに自社工場でAMを使用していますが、主にプロトタイピングやイノベーションセンターで使用されています。しかし、大規模な生産のためにAMを採用する場合、企業は、コストがかかりすぎ、複雑すぎ、時間がかかりすぎると考え、実行に移すことを躊躇しています。私たちの主な質問は「どうすれば企業が持続可能な方法でオペレーションをスケールアップできるのでしょうか?」

マテリアライズProcess Tunerは、直感的なオンラインプラットフォームで、製造企業、サービスビューロー、機械メーカーが3Dプリントされた部品の大量生産に必要なプロセスチューニングを迅速に行うことを支援します。これにより、最適なプロセスパラメータを見つける前に何百ものテストサンプルを印刷することに伴うコストと無駄を削減することができます。マテリアライズ Process Tunerは、最適なプリント設定を見つけるために必要な物理的なテストプリントの数を減らすことを可能にします。さらに、高度な自動化、人工知能、最適ではないプリントを予測する巧妙なシミュレーションにより、企業は3Dプリント事業をより持続的に拡大することができます。当社では、製造工程内でProcess Tunerを使用しており、最適化されたパラメータあたりのコストを50%削減しました。

発見されるべき未知の領域

まだまだ学ぶべきことは多く、誰もAMの未来を予測することは出来ません。AMの高い可能性は、私たちがまだ発見していない無限の可能性にあります。しかし、一つ確かなことは、私たちが頭を働かせて、AMがより持続可能なビジネスを構築し、世界にポジティブな影響を与えることができる方法をより多く明らかにすることです。

「3Dプリンティングが生産現場で使われるようになってからまだ20年しか経っていません。だからこそ、まだまだイノベーションが必要なのです。それを意味のあるものにしていきましょう」とFriedは締めくくります。

quote

マテリアライズは、積層造形の知識に投資することで、お客様やパートナーが持続可能な未来のために正しい選択ができるようにすることを目指しています。

ここ数年、私たちはサステナビリティの目標を拡大してきました。2025年までに達成すべき重要な目標を定義し、長期的な戦略に沿った実行可能なステップを踏んでいます。「AMをより持続可能なものにするためには何ができるか」「最も持続可能な選択としてAMを適用するにはどうすればよいか」といった問いかけをすることで、私たち自身やお客様がより持続可能な力を得られるようなソリューションを設計・想像する新しい方法を模索しています。

持続可能な未来のために、業界に選択の余地をつくろう

協力して変化を起こしていきましょう。

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