Carl Zeiss Optical Components:3Dプリンティングによる精密部品の連続生産

ZEISS:3Dプリンティングによる精密部品の連続生産

最終用途部品産業用製品

Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbHの子会社であるCarl Zeiss Optical Components社では、精度が重要であり、時にそれはは100分の1ミリメートルにまで及びます。同社は、産業測定や品質保証を目的とする顕微鏡、マルチセンサー測定機、光学センサーを製造しています。

世界中の組織はZEISS社の機械を使用して、文字通り完璧な結果を、それも毎回生み出していることを確認しています。つまり、ドイツのワンゲンに拠点を置くこの企業では、「信頼性」と「再現性」という言葉を指針としています。

「当社が生産する機械は非常に正確です。そのため、こうした機械の組立には多くのノウハウがあります」とZEISS社のオペレーショナル・エクセレンス・マネージャーであるJohannes Grimm氏は言います。

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整列、安定、結果良好

ZEISS社が生産する各機械は、光を光学測定軸に整列させる構造になっています。この整列は、ブラケットと調整ネジを使って実現されます。しかし、機械ごとに異なる整列が必要になるため、ZEISS社のチームはこの整列を手作業で行う必要がありました。

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産業用顕微鏡を扱っているZEISS社の従業員

「これはあまり安定したプロセスではなく、当社にとって問題となっていました。より良いソリューションがないか探しており、3Dプリンティングにそのソリューションを見つけたのです」とJohannes氏は言います。

ZEISS社のチームは特定の機械で角度を測定することにより、光がちょうど正しい方向、つまりデバイスのセンサーに直進することを保証するアダプタープレートを設計して3Dプリントすることができます。このプレートは、正確な測定を得る上で極めて重要です。ZEISS社は現在、連続生産しているすべての顕微鏡について独自のアダプタープレートを3Dプリントしています。

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Ultimakerの3Dプリンターでプリントされた、ZEISS社製顕微鏡のアダプタープレート

Proving its worth

ZEISS’ digital microscope is an entry device for measuring distances or flat components, such as circles. For 3D printing, it provided evidence that the technology could play a practical part in ZEISS’ workflow.

The company began by designing and printing a part for serial production – the aforementioned adapter plate. Later, it dove into jigs and fixtures. The potential for client-focused projects is also a potentially rich source for 3D printing, with printed prototypes leading to customized products for specific applications for specific customers.

「個別のソリューションでお客様の用途に対応するという、この個別化の大きなトレンドにより、クローズドループで迅速な開発の反復を行うことがより重要になると考えています」とJohannes氏は言います。

カスタマイズの現在と未来

しかし、ZEISS社はいまなお、カスタマイズ部品を製作しています。ただし、従来の意味ではありません。アダプタープレートは、標準化された製品における標準化された部品ですが、各プレートは、異なる角度に設定されるという意味で「カスタマイズ」されています。つまり、顧客に合わせてカスタマイズされるのではなく、製品に合わせてカスタマイズされているのです。

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ZEISS社製機械用の3Dプリントされた治具

Johannes氏によると、これは利点です。生産工程プロセスが安定します。これは、カスタマイズ最終用途部品というトレンドの始まりともなります。また、顧客のニーズはさまざまでその数は増えており、それを受けてプラスチックから複合材料、金属まで多数の材料を扱える3Dプリンターのニーズも高まっています。

スペア部品をお届け

3Dプリントされたアダプタープレートは、調整ネジやブラケットの安価で信頼性の高い代替品であることに加えて、顧客にとっても便利なものです。スペア部品は基本的にオンデマンドでプリントし、顧客の所在地に送付できるため、顧客が機械に簡単に取り付けることができます。

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A ZEISS employee uses Ultimaker Cura to prepare an adapter plate for 3D printing

「測定の精度を確保するために最適な整列が必要となる、非常に重要な部品を交換するにあたって、[お客様]にしていただくことは、ネジをいくつか締める。それだけです」とJohannes氏は言います。「従来は、当社で複数の部品を生産して一緒に取り付け、調整する必要がありました。積層造形と3Dプリンティングを活用すると、これらすべてが不要になります。これにより、多くの時間を節約できます。そしてなにより大切なことに、大幅なコスト削減になるのです。」

リーンな組立で収益も健全

ハードウェアとソフトウェアの使いやすさと柔軟性もZEISS社にとって重要でした。価格も例外ではりません。Ultimakerのオープンフィラメントシステム、材料アライアンス、オープンソースのスライシングソフトウェア、Ultimaker Cura、競合他社との相対価格はすべて、ZEISS社がUltimakerを選ぶきっかけとなった要因でした。

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An employee uses an Ultimaker 3D printer on the ZEISS assembly line

In line with lean production principles, an Ultimaker printer was installed in the assembly room at ZEISS. Those on the assembly line are able to create jigs and fixtures for themselves, further reinforcing the idea that hardware and software must be intuitive and easy to use. 

For ZEISS, 3D printing has decreased lead times from months to days, offering its team members extra time. Extra time means extra iterations, means extra assurance that final products will be perfect. There’s also the cost – what once was a €300 process now costs approximately €20 per 3D printed part.

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An Ultimaker 3D printer creating an adapter plate for a ZEISS industrial microscope

しかし、最終的には、Ultimaker採用の決定はとてもシンプルでした。Ultimakerの機械がZEISS社の2つの魔法の言葉に当てはまったためです。絶好調を維持している企業の製品、プロセス、ワークフローが必ず中心に置いている言葉です。

「結果は信頼性が高く、再現性がありました」とJohannes氏は言います。「この点は安定した生産プロセスを実現するのに重要でした。」

3Dプリンティングで製作できる最終用途部品の事例をさらにお探しの場合は、ぜひお確かめください。

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