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Ford:3Dプリンティングを使って効率的な製造に改革

自動車/航空製造支援

1914年の創業以来、Fordは自動車製造におけるイノベーションを牽引してきました。115年前の先駆的な移動組立ラインの開発(Fordism(フォーディズム)とも呼ばれる)から今日の積層造形の使用に至るまで、Fordは生産性、人間工学的側面、品質管理の向上を通じた車両製造の迅速化を常に念頭に置いています。

多くの企業が積層造形の可能性を模索し始めている今、Fordは車両を生産ラインから迅速に送り出す企業として、再び他の一歩先を行く存在となっています。

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ドイツのケルンにあるFordのパイロットプラントでは、新車の量産に入る前にその設計を製作する先駆的な取り組みが行われています。このプラントには縮小スケールで作られた完全な製造ラインがあり、早い場合は生産に入る数年前から車両の開発に使用されています。アーヘンに拠点を置くFordの研究&先進エンジニアリングチームの研究員、Lars Bognar氏は、同社の製造プロセスで使用する治具、ツール、器具を製作するワークフローの最適化に取り組んでいます。

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パイロットプラントで使用される、3Dプリントされたカスタムツール

3Dプリンティングの導入

Fordの従業員は、車両の生産工程で多くのカスタムツールを使用します。これらのツールの多くは、1つの特定のタスクやモデルのために設計されたものです。これらのツールを外部で作成すると多大な時間とコストがかかります。ツールをより早く作り出すため、Fordのチームは3Dプリンティングを実行可能なソリューションと考えてパイロット導入を行うことを決定しました。

同社は積層造形の専門チームを設立し、SLSテクノロジーを使用するプロジェクトを開始しました。このプロジェクトは成功を収め、良好な結果が得られましたが、成果物には特定の後処理が必要でした。そのためFordは、UltimakerのFFFテクノロジーを使用するようになりました。このテクノロジーは、労力のかからない迅速かつ低コストなソリューションを実現しました。その結果、エンジニアだけでなく現地の作業者も3Dプリンターを使用して必要なツールを製作できるようになっています。

FordがUltimakerを選んだのは、コストに対して品質が非常に良く、信頼性の高さを気に入っているからです。

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FordはUltimaker 3で開始し、Ultimaker S5を追加
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Ultimaker Curaのインターフェイスは使いやすく、誰でも自分でツールを製作できる

生産前にツール、治具、器具を製作

多くの製造工場では、現行の製造プロセスを最適化するために3Dプリンティングを導入しています。一方Fordでは、パイロットプラントに専門の3Dワークショップを設置しているため、新車の量産に入る前に最適な設計を生み出すことが可能です。これによりFordのエンジニアは、より長い時間をかけてさまざまなカスタムツールの設計を反復できます。Fordでは、車両の製造時間を短縮するだけでなく、多くの場面で作業者に人間工学的なメリットをもたらすツールを製作することを目指しています。そのためFordでは、用途に適した設計を生み出せることが重視されます。

オープンフィラメントシステムにより、工業材料を使用できるため、大量生産用のさらに耐久性の高いツールや器具の製作に役立ちます

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量産に入る前にパイロットプラントでツールが製作される
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1つの車両モデルに、3Dプリンティングで製作された50を超えるカスタムツールが使用されている

現地生産

Ultimakerの3Dプリンターを使用することにより、現地の作業者も3Dプリンティングで必要なツールを製作できます。Fordは、スペイン、イタリア、ルーマニアなど、ヨーロッパ各地の工場にUltimakerの3Dプリンターを設置しています。3Dプリンティングの導入により、ドイツの設計チームが電子的な手段で設計を提供した翌日にはツールの使用が可能になっています。

しかしFordはさらに一歩先へ進もうとしています。Trinckleの生成ソフトウェアソリューション、Paramateを使用すると、これらの工場の作業者は、3D設計に関する経験がなくても治具を作り出すことができます。ケルンのチームが、ハンドルやマグネットホルダーなどのツールに使用できるコンポーネントを作成し、エンジニアが車の設計を読み込んで、ハンドルや、車に部品を追加するために必要な空間を追加すると、ソフトウェアによって治具が作り出されます。この設計はUltimaker Curaに直接送信でき、現地にあるUltimaker S5プリンターを使用してその場でプリントすることができます。

現在、複雑な器具を設計できるのは、熟練のプロセスエンジニアだけです。今後は、経験の浅い作業者でも、このソフトウェアを使用して、自分のツールを製作できるでしょう。

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Trinckleのソフトウェアを使用するとUltimakerの3Dプリンターに直接送信できるため、作業者がツールを製作できる

3Dプリンティングのメリット

これまでのところ、Fordはパイロットプラントの導入によってすでに大きなメリットを得ています。カスタムツールについては、従来の製造や外注による方法と比べて大幅なコスト削減が実現されています。Ford Focusだけでも、その製造には50種類を超えるカスタム設計のツール、治具、器具が使用されます。Fordでは、製造ラインに含まれる生産機械のスペア部品にも3Dプリンティングを導入することを検討しています。これらの部品を3Dプリンティングで製作することにより、機械の稼働時間が大幅に増加し、製造ラインを長時間停止させる必要がなくなります。

3Dプリンティングがもたらすのはコスト面のメリットだけではありません。これらのツールは、Fordの作業者に大きな人間工学的メリットをもたらします。従来の金属製のツールは長時間使用することで非常に重く感じるようになり、時間の経過とともに作業者の健康に影響を与える可能性があります。Ultimakerが提供するさまざまな材料には、金属製ツールを代替するのに十分な強度があり、組立担当者の作業がはるかに楽になります。

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Fordのパイロットプラントでは、3Dプリンティングによるさまざまな治具や器具が開発されている

今後の計画

Fordは、3Dプリンティングの可能性を急速に拡大させています。ツール、治具、器具を製作する作業を最適化する過程で、3Dプリンティングの可能性についてより多くのことがわかってきたからです。Bognar氏は、ツールや器具の製作だけでなく、スペア部品や最終部品の製作にも3Dプリンティングを使用できる可能性を模索しています。「次のステップとして、スペア部品を3Dプリンティングで製作することを検討しています。積層造形のための設計を行い、量産車用の量産部品をプリントできるようにしたいと考えています。」

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