弊社が総代理店として扱っているUltiMakerが取り上げられた記事についてご紹介致します。
今回Wevolverという技術者向けコミュニティーサイトに弊社取り扱いのUltiMakerが取り上げられました。
UltiMakerを通じた製造における設計の迅速化、生産性の向上、より多くの個別課題を解決していくかが掲載されています。
業界は製造、輸送、包装、教育で積層造形がどのような影響を与えているかに焦点を当てております。
下記、掲載内容です。
是非、日々のものづくりを進めていく際の参考にしてみてください。
製品のデザイン・開発現場における3Dプリンターの役割は、従来のラピッドプロトタイピング（3Dテクノロジーを活用した迅速な試作モデル開発技法）だけに留まらず、新しいモノづくりに大切な「創造力」や「独創力」を生み出す”クリエイティビティ”の向上にも欠かすことができないツールへと進化している。
今回取材した株式会社テクノアートリサーチ（以下 テクノアートリサーチ）は、カーデザインで培った経験を活かし、コンセプトメイキングから工業製品全般の企画、デザイン開発までのデザインフォローを一貫して行っており、そのプロセスにおいて3Dプリント技術をフル活用した業務の効率化を実現している。
テクノアートリサーチではどのような事業を展開されていますか？
トヨタデザイングループは世界各地にデザイン拠点を持っており、テクノアートリサーチは同グループにおける日本のデザイン拠点となっています。
弊社は、車両デザインを中心に幅広いプロダクトデザイン提案を行っています。また、トヨタに属しているデザイン拠点としての側面と、フリーランス的活動の一環として、一般企業からの案件にも対応しています。
デザイン業務の幅としては、自動車の外観・内装デザインを中心に、船舶や住宅機器、その他様々な工業製品のデザイン、またそれに付随したブランディング、3Dモデリング技術を活かしたコンテンツ開発、高校/専門校/大学などのデザイン講師など、多岐に渡る業務を手掛けています。
3Dプリンターを導入するに至った経緯について伺いたいのですが、御社ではどのようなキッカケで3Dプリンターを導入されたのでしょうか？また、導入された時期についても伺えますか？
ありがちな応えかもしれませんが、3Dプリンターを導入しようと思ったのは、シンプルに「3Dプリンターっておもしろそうだな」というところからです。
我々の会社は都市部のオフィス街にあるため、機械の重量や騒音をはじめとした様々な問題から、大型の機械を導入することが難しい環境にあります。しかし、デスクトップ型の3Dプリンターは、軽くてコンパクトなため我々のようなオフィス環境でも設置できますし、何よりリーズナブルな製品でも高性能でコストパフォーマンスに優れた製品が多数ラインアップされていることを知り、導入してみることにしました。
3Dプリンターを初めて導入した時期は確か2017年頃だったと思います。
当時は、初めて3Dプリンター導入ということで、ロープライスなFDM方式の機種を試しに使ってみたのですが、いざ実際使い始めると、当初想定していた以上に業務内で活用できることが分かり、より高性能な製品が欲しくなり、UltiMakerの「UltiMaker S5」と、Formlabsの「Form2」購入しました。
FFF方式、光造形方式、どちらのタイプも複数のメーカーから様々な商品がラインアップされていますが、何故この2機種を選定されたのでしょう？
3Dプリンターの選定に当たりいくつも展示会を巡って感じていたのはサンプル品として展示している、よくあるタワーや船などの形状では、我々が求めている滑らかなデザイン意匠面を正確に再現してくれるのか分からず、要求を満たしている製品かどうか、判断出来ずにいました。そこで2019年夏頃に、導入候補として挙げていた3Dプリンター代理店を ５社ほど廻り、弊社指定のデータと条件で、プリントアウトして欲しいとお願いしました。あえて造形しにくい意地悪な形状と悪い条件で造形物を各社統一したのです。後日、実際に出来あがってきたモノを見て比較、評価しました。その中で、Brule（ブルレー）さんの「UltiMaker S5」で造形した物が一番きれいで予想を上回る出来に正直驚きました。そして迷わず「UltiMaker S5」を選択しました。また、デュアルヘッドであること、水溶性サポートなど多種多彩なマテリアルに対応していて使用用途の広がりを感じたのも理由の一つです。
もう一方の光造形「Form2」を選んだ理由ですが。
元々、高精細な造形に適した光造形機を欲しかったんですが、臭いや後処理の問題がある光造形機が本当にオフィス環境で使えるのか？と躊躇っていたんです。しかし、ブルレーの担当者さんに親身になって相談に乗っていただき検討を重ねるうち、我々のオフィス環境でも十分に使えると判断して、「Ultimaker S5」と同時に購入させていただきました。
実際に使ってみると心配だった匂いはほとんど気になりませんでした。
選定の際、大手メーカーの産業用3Dプリンターも候補にされましたか？
それはありませんでした。
予算的に折り合わなかったのもありますが、元々我々のような都市部のオフィスでは、産業用3Dプリンターのような大型機を設置するのが非常に難しいのです。粉末系プリンターも粉末除去用の機材スペースが別に必要で、設置場所に制限がでてくる為、当初から産業用3Dプリンターの導入は考えていませんでした。
実際に3Dプリンターを使われているのは、どのような方達ですか？また、使用開始してから業務内容に変化はありましたか？
3Dプリンター使うメンバーとしては、デザインを具現化する「モデラー」が割とよく使っています。
最近では、3Dレンダリングソフトウェアの性能が向上し、レンダリング画像だけでもある程度判断できるようになってきましたが、細かなディディールや収まりなどに関しては、画面だけではどうしても分からないですし、何より我々は「物」で勝負している会社なので、最終的には実際に手に触れることができる「物」で確認したいのです。
例えばこれは、グリルの一部を再現するためにプリントしたパーツですが、こういった部品を１分の１サイズでプリントすることで、CADデータだけでは分からなかった細かな部分が確認することができるようになります。
こうして実際にプリントされた物を手にして検証し、修正点を3Dデータに反映させる。そしてそれを再びプリントして確認する。社内に3Dプリンターがあることで、このプロセスを納得いくまで何度も繰り返すことが可能になるため、結果的に、デザイン品質そのものを向上させることができるようになりました。
また、スポーツカーのデザインを得意とする弊社ですが我々のオフィス内で4分の1や5分の1のスケールモデルを作製することがあります。従来のように、粘土や発泡スチロールを使用して造った場合、スポイラーやグリル、ダクト、スポイラーなど薄い部分を作ることがとても難しいのです。しかし、3Dプリンターを活用すれば粘土では再現できなかった細かな箇所も部分的にはめ込み、表現できるようになるので、使い方次第で造形の幅も広がりかつ、リアリティーを出す事により正確なデザインの検証が出来ます。
社内で必要な物を造れるようになったということは、3Dプリンターが、コストやリードタイムの削減にも大きく貢献しているということですね。
おっしゃる通りです。
精度の要求される物や実寸に近いサイズの物を制作する場合、今まではほとんど外注先へ委託していましたが、制作期間が長く、とても高価なため、出来上がった物に対して気軽に修正を加えて造り直すことが難しかったんです。しかし、3Dプリンターを社内導入してからは、自分達が納得いくまで何度でもやり直しすることが可能となり、結果的に外注費などのコストも大幅に削減することができました。
繰り返しデザインを追求することが可能になったことで、社内全体のクリエイティビティも向上したということですね。
そうです。細部にまで拘ってデザインを追求できるようになることで、より精度の高いデザイン開発環境を構築することができました。
また弊社では、社内活動の一環として、デザイナー、モデラ―に限らず「ものづくり力」を養うため、3Dプリンターでカプセルトイなどを製作し、クリエイション活動を行っています。画面上でのデザインだけでなく、実際に形にすることで、刺激を受け、様々なアイディアが生まれるキッカケになっています。
3Dプリンターを適切に運用するには、定期的なメンテナンスが必要になると思いますが、御社ではどういったメンテナンスを行っていますか？
プロジェクトの内容によっても異なりますが、我々が実際に3Dプリンターを使うのは、1週間に1〜2回程度ですが、特別なメンテンナンスはしていませんし、専門の部署や担当者も置いていません。普段は、3Dプリンターを使用する頻度が高いモデラー数名で運用している感じです。
弊社で最初に購入したFFF方式の3Dプリンターは、割と癖が強くて専門的な知識が必要でしたが、「UltiMaker S5」は造形ミスが少なく動作が安定している為、問題なく使い続けることが出来ています。今のところメンテナンスに関連した特別な作業は簡単な掃除以外、行っていません。また当初は、光造形で使用するレジン材料の管理方法について気になっていましたが、「Form2」はレジンタンクに材料を入れっぱなしでも光や気温、埃などに気を付ければ劣化せず、問題なく使えているので、光造形においてもあまりメンテナンスの必要性を感じていません。
「UltiMaker S5」と「Form2」は共に、ボタン1つ押せばほぼ自動でプリントしてくれるので、メンテナンスのことを気にせず、3Dプリンター初心者でもすぐに操作を覚えられるので助かっています。
材料についても伺いたいのですが、「UltiMaker S5」と「Form2」、それぞれの機種でよく利用されている材料はどのような材料ですか？
「UltiMaker S5」でよく使う材料は、PLAとABSですね。色に関してですが、多少遊びを入れたい場合はカラフルな材料を使用することもありますが、基本的にはディテールの確認に適したグレー色を使用しています。これについては「Form2」も同じで、スタンダード材料のグレー色をメインに使っています。また、光造形にはクリアー系素材もあるので、 レンズやガラス部品を再現する際、現物の見え方に近い透明な材料も使っています。
光造形の場合、造形の際にサポート跡が付いてしまいますが、ここに関してはどのように対処されていますか？
光造形のサポート跡については、造形時のモデルの角度を調整して、見えづらい場所やサポート構造を取りやすい場所に設置するなどして試行錯誤を重ねています。その他にも、プリント後に部品同士を被せて隠すようにしたりと、できるだけサポート跡が目立たないようにするために様々なやり方を試していますが、こういった工夫って、やればやるだけ気付きが多いんです。デザインの仕事は色々なパターンに応えないといけないので、正解を見つけながら、ベストなやり方を探っている感じですね。このようなノウハウが蓄積できるのも、社内に3Dプリンターを導入しているメリットのひとつだと思います。
水溶性サポート材を使われることはありますか？
3Dプリンターって、3Dデータを形にするのに制約がない分、アイディアの幅がすごく広がってきますが、複雑な部品の場合は、どうしてもサポート構造が必要になるので、UltiMakerの水溶性サポート材は使っています。この水溶性サポート材があれば、サポート構造を気にせず複雑な構造物をプリントできますし、除去も簡単なので積極的に活用しています。
3Dプリントした造形物に対し、研磨や塗装を施すことはありますか？
外部から委託された際の納品物に関しては仕上げ作業をしますが、元々「UltiMaker S5」と「Form2」は表面の仕上がりが良いので、形を確認するだけであれば研磨しなくても十分に検証できます。特に「Form2」でプリントした物は、積層ピッチがほぼ見えないため、軽く研磨する程度で塗装もできてしまう印象です。
「UltiMaker S5」と「Form2」の異なるプリント方式の3Dプリンターは、どのように使い分けされていますか？
「UltiMaker S5」の方は、「Form2」よりも造形エリアが広い分、比較的大きな物を出力する際に使っています。
「Form2」の方は、造形エリアが少し小さくなりますが、FFF方式よりも精密な造形が可能なため、より繊細な部品が必要になった場合に使用しています。
例えば、車のドア見切りの確認もそのひとつです。
面をスパッと切ってアー厶（金具）を掛けると、同じ面なのに段差があるように見えてしまうことがあるんですが、そのように精密な部分を再現し確認する際は、積層ピッチが目立たず、高精細な造形が可能な「Form2」を使ってプリントして、より精度の高い検証を行っています。
オフィス環境の見直しなどを行っているそうですが、3Dプリンターの設置環境や運用面で変わることはありますか？
特に大きな変化はありません。3Dプリンターは元々モデルルームに設置していましたが、新しいレイアウトでは、デザイナー、モデラーに限らず、比較的見やすくみんなが触りやすい環境にして、身近に感じてもらいどんどん使ってもらう予定です。そうする事で社内のクリエイションがより活発になると思っています。
現在利用中の3Dプリンターの他に、使ってみたい3Dプリンターはありますか？
ブルレーさんで扱っている「Nexa3D（ネクサ）」と、Formlabsの「Fuse1（ヒューズ1）」が気になっています。
「Form2」の場合、造形物の大きさによってプリントに2～3日かかることがあるので、「Nexa3D」の造形スピードにはとても魅力を感じています。
もう一つ、粉末系3Dプリンター「Fuse1」は、造形時の制約（サポート構造）に縛られることが無いので用途が広がりそうだと感じています。先に述べた事が問題としてありますが、空調関連など、設置環境が整っていれば是非使ってみたい機種のひとつです。
カーデザインで培った経験と3Dプリント技術を活用し、デザイン力の強化と業務の効率化を実現しているテクノアートリサーチ 桑田本部長は「今となっては、我々のデザイン業務に3Dプリンターは欠かすことができないツールになっています」と語っている。
注釈：取材時は、撮影のためマスクを外しています。株式会社テクノアートリサーチでは、新型コロナウイルスに関連した感染症対策として、検温、マスク着用、手指消毒、3密回避のほか、健康管理を徹底しています。
株式会社テクノアートリサーチ
世界各地にデザイン拠点を持つトヨタデザイングループにおける日本のデザイン拠点。自動車外形や内装等のデザイン企画、モデル制作に担う。（株式会社テクノアートリサーチウェブサイト）
取材日 2022年5月24日
取材場所 名古屋市栄にある株式会社テクノアートリサーチデザイン拠点
取材対象者
株式会社テクノアートリサーチ 制作部シニアエキスパート, 冨永 敏之様
取材対象機種
UltiMaker S5 Pro Bundle 1台
Formlabs Form 2 1台
製品に関する問合せ先：03-6803-0563 / sales@brule.co.jp
本ケーススタディ記事は2部構成です。1/2はこちらからご覧ください。
自社開発したFA機器（プラスチック成形品の自動組立装置）では、Fuse1を活用して、主要部品を設計製作。3Dプリンターを活用することで、大幅な時間およびコスト削減を実現。
3Dプリンターを活用することで、従来の切削加工の際に必要としていた製造を意識した最適化設計の時間を省け、部品点数や組立時間も大幅に削減することができる。更に、加工図の作成や細かな加工指示も不要となるため、作業効率は格段に向上する。
下表は、「切削加工のみの場合」「切削加工＋3Dプリントした場合（3Dプリント部品数）」の部品数比較。
3Dプリントで複数立体部品を一体化することで、部品点数が切削加工のみと比較して215個（51%）削減できていること、 3Dプリンターを活用した場合、加工品の約69%を置き換えできていることが分かる。
下の比較表は、「切削加工のみで製作した場合」「切削加工＋3Dプリントで製作した場合」の製作時間と製作費用の比較になります。切削加工は外注を想定。
総製作時間について、切削加工のみの場合は117時間、切削加工＋3Dプリントの場合は88時間となり、25％短縮されていることが分かる。また、総加工費については、切削加工のみの場合は151万円、切削加工＋3Dプリントの場合は78.6万円と、約半額（73万円、48％）に削減されている。
※3Dプリンターの使用については、別途機器・設備費などを考慮する必要があるが、プラス12万円程度に抑えられる。
※3Dプリントの材料費は、次表「材料コスト」と同項目であるため青色にしている。
上記3Dプリント（造形）した場合の重量と材料費の内訳。
「UltiMaker S5」に次いで「Fuse1」を導入されたことで大きなメリットを得られたようですが、以前利用されたいた「Form 2」から「UltiMaker S5」にシフトしたキッカケは、やはり素材の問題やメンテナンス性が要因でしょうか？
そうですね。現場に「Form 2」を置けない理由としては、やはり薬品や粉塵の問題ですね。光造形機は、ミラーの汚れなど粉塵が苦手だと思うんですね。それと、薬品が傷口から入りアレルギーを起こす原因にもなるため、そういった意味でも少し扱いにくいと感じていました。
出来上がるものはすごくきれいですが、サポート構造が付く位置も考えて設計しなければなりませんし、その設計スキルも必要になるため、弊社の年配社員には恐らく使いこなせないなという点も、光造形機を現場に設置していない理由のひとつです。
これまでに導入された3Dプリンターに関する情報は、どこから入手されましたか？
全てネットで検索しています。ネット上にあるレビューや、YouTubeも見ています。海外の方がユーザーも多く事例も沢山あるので、海外のサイトを中心に見ています。
「Fuse1」で作られた部品から構成された生産システムに使われる部品にはロゴも入れてありますが、ここにも意図があるのでしょうか？
そうなんです、ロゴは別に無くても良いです。ただ面白いのが、ロゴを配置したことで、材料使用量が減っているんです。従来の金属加工だと、肉抜きすればするほど加工時間が増え、コストも増えるのですが、3Dプリンターだと逆に材料コストがどんどん下がるんです。それにより造形時間が延長されるかというと全然変わらないので、全く真逆の考え方になります。ここは少し慣れも必要で難しいところではありますが、とても面白いですね。
御社では造形サービスも提供されているようですが、そちらのサービスではどちらの3Dプリンターを利用されていますか？
造形サービスでは、基本的に「Fuse1」を使用しています。
受注頻度はどのくらいですか？
既存顧客に対してのみ対応しているので、件数は少ないですね。ゼロの時もありますが、多い時で月10件くらいですね。
御社の造形サービスは、お取引実績のある顧客に限定して提供されている？
そうですね、業界問わず幅広いお客様のご要望に応じています。例えば、お取引のある大学様では、学生さんの卒業制作の出力などにも対応しています。
造形サービスを受けられる際、3Dデータは先方から提供される場合がほとんどですか？
そうですね。基本的にサービスとして対応する場合は、3Dデータをご用意いただきます。弊社でも3Dデータのご用意も可能ですが、それは別のサービスとしてお受けしています。
造形サービスは、価格設定が難しくありませんか？
結局値段が勝負になってしまうと絶対に中国などには勝てないので、価格競争はしないつもりです。そういった面を含め、理解いただけるお客様だけお付き合いするようにしています。
グッドデザイン賞を受賞された「アームスライダー」、こちらの製品開発段階でも「UltiMaker S5」は使われていたのですか？
はい、開発段階からフル活用していました。逆に言えば、「UltiMaker S5」がなければアームスライダーは作れていませんでした。
当初、新聞などからもアームスライダーの件で取材を受けたのですが、その時に見せていた品物は全て「UltiMaker S5」で作った試作品です。それを後処理できれいにして塗装したものを利用していました。
モックアップから成型用の治具に至るまで、一連の行程で「UltiMaker S5」を使われていたということは、まさに3Dプリンターありきのプロジェクトですね。
そうです。弊社では、3Dプリンターがないと仕事が進まなくなってきているくらいです。
2021グッドデザイン賞を受賞したアームスライダー（直接手を触れずにドアを開閉するできる製品）の試作にも3DプリンターUltiMaker S5を活用。本製品は、コロナ下により短期間での製品化が求められていた。本製品だけでなく、開発のためのドアノブもプリントすることにより、試作デザインサイクルを短時間で回すことに成功した。甲子化学工業では、本製品だけでなく、多くの製品開発にも活用されている。
3Dプリントによる加工が、圧倒的に有利な結果となっている。切削加工はそもそも製作不可であり、型を使うと2週間以上、材料費のケタが変わる。
仮にアームスライダーのようにやや大きな物を「Fuse1」で出力した場合、FFF方式と比べてコスト増になりそうですが、実際のところいかがですか？
そうですね、多少コストアップには繋がりますが、外注に出すことを考えれば安く仕上がりますし、そこに費やすコストよりも、開発のサイクルをできるだけ短くし効率化を狙う方が、弊社としては優先度が高いと考えています。
アームスライダーはコロナ対策として作っていたため、お客様からも１日でも早く欲しいといご要望があったので、とにかくスピードを優先していました。今までのように外注に製作委託した場合だと、１週間程度掛かるのが普通でしたが、3Dプリンターで内製すると1日で準備ができるため、そこのリードタイム削減効果はとても大きいですね。
アームスライダーは、ドアノブの太さに合わせ、いろいろなサイズを用意されているのですか？
そうです。様々なサイズに対応するため、開発段階で実寸のドアノブが必要でしたが、それぞれのドアノブを1個ずつ買うと、1個1万円くらい掛かり、トータルでは非常に高コストになるため、それぞれのドアノブのデータをダウンロードして、3Dプリンターで実寸のドアノブを作り、製品の開発を行いました。
実寸のドアノブと、取付部品の試作にも3Dプリンターを活用されたのですね。
そうですね。両方を3Dプリンターで作れたことで、すごいコスト削減になりました。
3Dプリンター用のマテリアルについてお伺いしたいのですが。UltiMakerでは、純正の「タフPLA」をメインに使用されているようですが、他のマテリアルも試されてますか？
いろいろ試してみて、一番扱いやすいのが「タフPLA」でした。タフPLAは反りにくくて寸法も安定しています。さらに強度もあるので、トラブルも少なくて済んでいます。
熱変化がある場所で使用しても変形などありませんか？g
弊社の利用環境では、40度くらいでしたら問題なく使えています。開発費も含めると、トータルで大幅なコスト削減に繋がっています。
UltiMakerには他にも色々なフィラメントがありますが、他のフィラメントを使われることはありますか？
過去には、ガラス繊維入りナイロンなども試しました。これはお客様からのご依頼で、土を掘削する機械の前面に取り付けるセンサー用部品を作りました。治具用途では使ったことはないですね。
つまり、タフPLAで十分に賄えてしまうということですね。
そうです。
「Fuse1」にはナイロン11とナイロン12の2種類がありますが、現在は主にナイロン12を使われているようですね。そちらのマテリアルを選択された理由について教えてください。
ナイロン11は、自由度が高くて良いのですが、材料価格が高いのネックです。ナイロン12は、それほど自由度は高くないのですが、強度もしっかりあり値段も少し安いので、弊社では基本的にナイロン12を使用しています。できれば、11と12を頻繁に使い分けたいのですが、現在のシステムではそれが難しいので、ずっと12を使っています。
粉末系の機械は材料の交換が簡単にできないのが、唯一の不満点ですね。今の射出成型機は、材料の交換が簡単にできるようになっているので、それと同等に簡単に材料交換ができるようになれば、「Fuse1」のような3Dプリントシステムも普及すると思います。
パウダー（粉末）の管理などで特に苦労されている点はありますか？
それは全くないですね。唯一気にしていると言えば、湿度ですね。「Fuse1」を設置している専用の部屋は、湿度が最適になるようコントロールしています。
「Fuse1」用として、今後リリースして欲しい材料などありますか？
ありますね。エラストマー系を使いたいのと、原理的に無理かもしれないのですが、PP（ポリプロピレン）などの汎用樹脂も使えるようになると、実製品に近いものが開発できるようになると思います。もちろん現行のナイロンも良い素材ですが、ナイロンでなくても良いものも沢山あるので、もう少し汎用性の高い材料が使えれば、もっと安く作ることができるようになります。
3Dプリンターを利用する中で、現場の評価や満足度についてはいかがですか？
「UltiMaker S5」は、かなり満足度が高いですね。メンテナンスもほとんど要りませんし、3Dデータを作れば形になるという使い方が現場でもイメージできているので、重宝されてます。また、光造形機のように薬品類を心配する必要もないので、手軽さや健康面からも評価されています。
「Fuse1」の方は、オペレーションや後処理に少し時間が掛かるので、用途に応じて使い分けている状況ですが、何れも満足度は高いですね。
実際に3Dプリンターを利用されている方は、何名ほどいらっしゃいますか？
現在、製造部門には4名所属していますが、そのうち３名が使っています。現場ではみんな自由に使いこなしています。
どちらの機種も、ほぼ毎日動いているような状態ですね？
そうですね。現場では「UltiMaker S5」の使用頻度が高いですが、両方とも結構な割合で動いています。
「Fuse1」の設置環境についてですが、今後「Fuse1」を増設されることがあった場合、現在と同じように専用部屋を設けて設置されますか？
今後「Fuse1」増設した場合も、個別の部屋に設置したいと思っています。材料が混ざってしまうのも避けたいですし、工場からでる粉塵なども混ざるのが嫌なので、専用の部屋が必要だと考えています。
弊社が「Fuse1」を設置する部屋にはパソコンもあり、塗装ブースも併設されていますが、他社のSLS方式3Dプリンターの場合、同じ空間にパソコンや塗装ブースを置く事はできません。これができるのも「Fuse Sift」を含めたシステムのおかげだと思います。
今後、3Dプリンターを増設される計画はありますか？
私自身3Dプリンターが好きなので、射出成型機が全部3Dプリンターに置き換わる未来があるのではないかなと思っています。最近では、メーカーも大量生産をほとんどせず、少量多品種が主流になってきました。今後もその傾向は強くなると思うので、例えば「Fuse1」を５台、10台並べ、3Dプリンターで作る時代が来ると考えています。そんな時には、色々と買い足して、システムを構築したいなと思います。
注釈：取材時は、撮影のためマスクを外しています。甲子化学工業株式会社では、新型コロナウイルスに関連した感染症対策として、検温、マスク着用、手指消毒、3密回避のほか、健康管理を徹底しています。
甲子化学工業株式会社
年間1,000種類、1,400万個以上のプラスチック部品・製品製造の実績、誰もが1度は触れたことのあるプラスチック製品を作る大阪市のメーカー。（甲子化学工業株式会社ウェブサイト）
取材日 2021年12月10日
取材場所 東大阪市の甲子化学工業株式会社生産拠点
取材対象者
甲子化学工業株式会社 企画開発部主任, 南原 徹也様
取材対象機種
UltiMaker S5 1台
Formlabs Fuse1 1台
製品に関する問合せ先：03-6803-0563 / sales@brule.co.jp
従来の大量生産から、よりカスタマイズされた少量多品種へと変化してきた製造分野では、「ゲームチェンジャー」として3Dプリンティング技術が注目されています。しかし、3Dプリンティングを用いた実用部品製造の多くは、自動車、ガス／オイル、航空宇宙産業などに集中しており、より身近な現場での実態を目にする機会も少なく、製造業における3Dプリンターの有効的な活用方法について理解が進んでいない点が否めません。
多くの業界に対する幅広い展望と、多くの組織や企業に関する深い知識を備えたBruleでは、製造業におけるケーススタディとして、今回、大阪府大阪市に拠点を置く甲子化学工業株式会社様を取材。製造現場における優れた3Dプリンターの活用内容をご紹介いたします。
御社の事業内容についてご説明いただけますか？
甲子化学工業株式会社は、プラスチック部品や製品を作る会社で、お客様からのご依頼を受け、それを形にする会社です。皆さんがオフィスで使われているオフィス家具の袖机の取手など、様々なプラスチック製品を数多く作っています。その他にも、飲料器具の部品であったり、コンビニに設置される筐体部品であったり、おそらくほとんどの方が弊社の工場で作ったものを、一度は触ったことがあると思います。皆さんにとっても身近なものを作っています。
身近なプラスチック製品を製造するメーカー様との取引件数も多いということは、工場の稼働率も高いのですね。
そうですね。商社が入る場合が多いため取引は間接的になりますが、扱う製品数も非常に多いため、工場内の生産機器はフル稼働している状態が続いています。
3Dプリンターは、熱溶解フィラメント方式（FFF／FDM方式）の「UltiMaker S5」と、粉末焼結積層造形方式（SLS方式）の「Fuse1」の2種類を導入されていますが、それぞれの機械を導入されたきっかけや経緯をについて伺えますか？
初めのきっかけは、シンプルに「面白そう」からです。私自身モノづくりが好きなので、新しいモノの作り方である3Dプリンターを使ってみたいという思いがあり、最初にFormlabsの「Form 2」（現行機種は「Form 3+」）を導入しました。
「From 2」は光造形方式の3Dプリンターなので、生産治具を作りたいと思っても、紫外線で徐々に劣化するなど強度面で心配がありました。そのような悩みを抱えていた時期に、FFF方式の方が良いのではないかと考え、ノーメンテナンスで使えそうな機種である「UltiMaker S5」を2年前に導入しました。
「UltiMaker S5」導入後、さらに「Fuse1」を導入されたのはなぜですか？
初めはやはり「使ってみたい」というシンプルな発想から始まったのですが、欲しいだけでは買えない製品なので、いろいろな利用を考えていました。SLS方式はサポート材が必要ないし、表面もきれいで造形の品質が良い。プリント材料であるナイロンは、長期間使っても材料的に安定しているということもあり、最終用途製品にも使えると思って購入を決めました。
パウダー（粉末）を使うSLS方式の3Dプリンターは、様々なメーカーのものがあります。何故「Fuse1」を選ばれたのでしょうか？
それは、後処理システム「Fuse Sift」の存在ですね。実際に他社製品も見学し検討してみましが、あまり現実的ではないと思ったんです。他社の3Dプリントシステムでは、プリント後の後処理工程で粉末の管理がとても大変で、移動やふるいに掛けている際もずっと粉が舞うので、整備された専用の空間が必要になってきます。しかし「Fuse1」では、3Dプリントから後処理までの一連のプロセスが効率化されていて、凄く使いやすいため、自分が作業ミスさえしなければ粉が舞い散ってしまうようなこともありません。
御社では、2種類の3Dプリンターの特性を上手に活かし利用されてますが、実際に使ってみての印象はいかがですか？
2種類の3Dプリンタ―を導入するまでは光造形方式しか知らなかったため、それとの比較になってしまいますが。「UltiMaker S5」を使いはじめてみて、こんなにも楽なのか？！と感じました。3Dデータを作って3Dプリンターに送るだけで、欲しいものが出来上がっている。そのイメージで使えるので、すごく驚きました。弊社では、ここ２、３年で1回しかメンテナンスしていないんですが、それでも安定して、失敗もほとんど無く可動している「UltiMaker S5」は、本当に良い機種です。
「Fuse1」は、使いはじめてまだ日が浅いので、メンテナンス自体も全くしていません。導入前に一番心配していたのは後処理なんですが、「Fuse1」はそこが完全にシステム化されていて、後処理専用のシステム（Fuse Sift）もあり、粉末材料が極力流出しないような設計になっているため、心配していたほど粉末に対する対策は要りませんでした。当初考えていたよりも手間が掛からないので安心して使えています。
「UltiMaker S5」 はFFF方式、「Fuse1」 はSLS方式と、それぞれ異なる造形方式の機械ですが、実際に現場で使われる際、それぞれの造形方式で使い分けはされていますか？
そうですね、基本的にはFFF方式である「UltiMaker S5」で対応できるものが大半です。ただし、サポート材を付けないと造形が上手くいかないようなものがある場合、例えば、エア配管のように、内部に細かい空気の通り道が必要な場合など、難易度の高いサポート材の設置が必要なものは、SLS方式である「Fuse1」を使うようにしています。
FFF方式の「UltiMaker S5」の方は材料も安いものが揃っているので、コストの面からも、極力「UltiMaker S5」を使うようにしています。
ただし、お客様に提供するものなど、見栄を重視したものについては、ほぼ「Fuse1」一択になってきました。以前は、「Ultimaker S5」で出力したものを磨いていため、積層痕を消すのがかなり大変だったんですが、「Fuse1」で出力した物はそれが必要なくなったので助かっています。
現場で使用されている細かな配管を必要とする治具などの部品にも、「UltiMaker S5」で作られたものが有りますが、配管内にサポート構造が付かないようにするなど、設計上工夫されている部分はありますか？
始めは色々と試していましたが、結局普通の丸（空気の通り道となる円筒状の部分）で設計しても問題ないと分かり、今では何も考えずに丸のままで設計し、出力しています。
「Cura」の設定を大きく変更しなくても、デフォルト設定のままでも十分に必要な物が出力できるのが、「UltiMaker S5」の良いところですね。
トライ&エラーを重ね、デフォルト設定でも十分にいけるだろうと判断されたということですね。
そうです。弊社では「Cura」の設定はほぼデフォルト設定のままです。「Cura」には沢山の設定項目がありますが、弊社ではほぼデフォルト設定で利用しています。急ぎの案件などに対応する際は、結構シビアに設定を操作しますが、それを社内で共有するのは結構大変です。
ただ、半年前くらいのアップデートで、自分で操作する必要がさらになくなりましたし、カスタム設定しなくても十分な品質のものが出力できるので、現場ではデフォルト設定から選んで3Dプリントしています。
それだけ設計技術が高いということでしょうか？
いいえ、そんなことはないんです。今では、私よりも現場の年配社員の方がよく使っています。現場の年配社員たちも、ここ1、2年で3DCADを覚えたばかりです。私にCADの操作を聞かれてもあまり丁寧に教えられないので、「YouTube見て勉強して」と言って、みんなYouTubeで3DCADの操作方法を学んでいます。YouTubeで動画公開している方達は教え方も上手なので、現場の技術者たちもどんどん吸収し、設計しています。
そこで得た知識を活かし、必要なものを設計して3Dデータさえ送れれば、必要なモノができる。こんな風に特別な設計スキルが無くても作れるのが3Dプリンターの大きなメリットだと思います。
現場技術者の方々が使われている3DCADは、どんなソフトウェアですか？
みんな、AutodeskのFusion 360を使っています。Fusion 360は、安くて機能的にも優れているので、Fusion 360で設計したものをSTLで書き出してプリントしています。
SLS方式はFFF方式と違ってサポート材が要らないですが、設計自由度は向上されましたか？
向上していますね。逆に向上し過ぎてしまい、設計能力が追いついていないところがあります。我々は、従来の量産設計等に慣れてしまっているため、金型で作れるような形状で設計しがちですが、3Dプリンターだとそれをする必要がありません。自由度が高い分、本当はもっとできるはずなので、今後も研究が必要だと感じています。
FFF方式のUltiMakerの場合は、やはりサポートのことを考えないといけないので、その制約を考えながら設計していますが、「Fuse1」はそれをしなくて良いので、これからもっと面白い設計にも挑戦できるので、私自身も楽しみにしています。
2種類の3Dプリンターを導入したことで、御社にとってどんなメリットがありましたか？
生産現場のオペレーションに関して言うと、改善のサイクルが非常に早くなりました。弊社では、自動化することが大きな命題になっており、それを達成するために日々いろいろなことを考えています。ただ、それを実現しようと思うと、新しい治具が必要になってきます。
ではその治具を、どのようにして作ろうかという時、今までは外注なども利用して金属加工をしていましたが、それには多くの時間が必要になります。金属加工による治具製作は、数十時間掛かるのも珍しくないため、時間が掛かるという理由から後回しになり、思うように進まないことが多かったのですが、社内に3Dプリンターがあると短時間で必要なパーツが完成するので、治具製作のスピードが格段に向上しました。
開発時間の短縮は大きなメリットですが、コスト削減の面ではどうですか？
コスト削減効果も非常に大きいですね。例えば、自社で金属加工する場合、ボール盤で穴をあけたり、金属棒を切断したり、そういった工程に多くの時間が必要になります。また、加工時に発生する金属粉の掃除など、余計な手間が掛かり大変です。しかし、3Dプリンターを使うとその時間が殆ど必要ないため、一連のプロセスに費やすコスト、人件費なども考えると、ものすごい差がでてきます。
現在、コスト面などで不満な点はありますか？
コスト面ではそれほど不満はありません。「Fuse1」においては、弊社独自に色々と実験をしています。リフレッシュレートで新品を30％混ぜるという決まりがメーカー側からあるのですが、それを無視してリフレッシュ0で試してみましたが、意外に大丈夫でした。強度を必要としない部品を作る際は、そうやって使いまわした材料でコストを抑えています。逆に、強度が必要な部品を作る際はきちんとリフレッシュを混ぜたりしているので、思っていたよりも材料コストは掛かっていません。
本治具は、「射出成形により成形した樹脂製品を特定形状に固定したまま冷却するための治具」で、特に寸法サイズが大きい。この他にも、もう少し小さなもの（この事例の1/4～1/2程度の大きさ）にも多数用いており、細かなものを入れると、年間で100件ほど製作している。
3Dプリンターを導入する前は、改善案があっても、外注費用が高くて改良できなかったり、時間が無いため自社製造出来なかったりといった課題を抱えていたが、3Dプリンター導入後は大幅に改善され、治具製造もスムーズに進んでいる。
下表は、「アルミ切削で自社加工した場合」「アルミ切削で外注加工した場合」「UltiMaker S5 を使って3Dプリントした場合」の製作時間と製作費用の比較。
総製作時間について、アルミ切削加工の場合は、自社13時間、外注8時間、3Dプリントした場合は6時間となり、いずれの切削加工よりも短縮されていることが分かる。また、総加工費については、自社12.5万円、外注18.4万円となるのに対して、3Dプリントした場合は7.4万円と、大幅に削減されている。
3Dプリンターを使って内製化することで、外注費を抑えることができているようですね。
そうです。むしろ、今まで外注費が高くてできなかったことができるようになりました。
社内に3Dプリンターがあることで、トライ＆エラーもしやすくなったということですね。
そうなんです。今までであれば、金型を作って確認するのに最低でも2～3カ月掛かっていましたが、3Dプリンターなら1日単位で提案ができるようになるので、本当に大きく変わりました。
また、お客様からの要望に合わせ設計案を提案する際、私みたいに経験の少ない若い技術者は、年配の技術者に比べて設計力という点では弱い部分があるのですが、3Dプリンターを活用することで、その能力差を縮め、早いピッチで設計技術も鍛えることができるようになります。
本ケーススタディ記事は2部構成です。2/2に続きます。
注釈：取材時は、撮影のためマスクを外しています。甲子化学工業株式会社では、新型コロナウイルスに関連した感染症対策として、検温、マスク着用、手指消毒、3密回避のほか、健康管理を徹底しています。
甲子化学工業株式会社
年間1,000種類、1,400万個以上のプラスチック部品・製品製造の実績、誰もが1度は触れたことのあるプラスチック製品を作る大阪市のメーカー。（甲子化学工業株式会社ウェブサイト）
取材日 2021年12月10日
取材場所 東大阪市の甲子化学工業株式会社生産拠点
取材対象者
甲子化学工業株式会社 企画開発部主任, 南原 徹也様
取材対象機種
UltiMaker S5 1台
Formlabs Fuse1 1台
製品に関する問合せ先：03-6803-0563 / sales@brule.co.jp
