「スピードは命」というマントラは、複数の業界で採用されています。ジェット機を操縦する場合でも、スタートアップ企業を立ち上げる場合でも、製品を製造する場合でも、迅速に進み効率を見つけることには具体的な利点があります。製造業では、スピードは重要です。なぜなら、それは競争上の優位性を育成し、企業が市場の需要に対してより機敏に対応できるようにするからです。
この現実はSubaru of America, Inc.（スバル）のプロジェクトエンジニアリングマネージャーであるMatt Daroff氏には見落とされていませんでした。Daroff氏とSubaru Accessories Product Development（APD）チームの同僚は、米国で販売されるすべてのスバル車両向けの広範な純正スバルアクセサリーカタログの開発を担当しています。
これらのアクセサリーを正確に取り付けるために必要な工具と治具は、従来、従来の手段を通じて開発および製造されていました。金属部品とプラスチック部品を機械加工し、それらをボルトで固定する方法です。これは特にプロトタイプ検証と反復に時間と費用がかかるプロセスでした。スバルは、3Dプリンターが工具製造プロセスを合理化する可能性を認識し、そのアイデアから、チームの3Dプリンティングの旅が始まりました。
簡単な投資の正当性の証明と造形スピードの課題
他の大規模な機器投資と同様に、3Dプリンター購入には投資・プロジェクトの正当性の証明をクリアする必要がありました。ただし、過去に製造された外注工具の高いコストと比較すれば、それを達成することは難しくありませんでした。スバルAPDチームはStratasysの大型3Dプリンター”F770”の購入の承認を受けることができ、最小限の資本投資で工具製造を効果的に内製化しました。
「私たちは、多くの製品の取り付け用の特殊な工具と治具を開発しています。これらの1つあたりの開発・製造コストは非常に高く、それを紙に書き出せば、F770購入の投資・プロジェクトの正当性の証明をすることは簡単でした。プロトタイピングと工具製造にF770を使用することで、コストを約70%削減し、およそ2年でROIを実現できると予想されていました。」とDaroff氏は述べています。また、F770はその後、開発中のさまざまな車両を含む複数の製品ラインのプロトタイピングと工具製造に使用されていることに注目しています。
より重要だったのは、3Dプリンターが工具開発プロセスに与えた影響です。3Dプリンターへの切り替えはチームのワークフローを完全に変えました。特に工具設計のプロトタイピングと開発に大きなメリットがありました。「従来製造では、新しいプロトタイプ間の試行錯誤サイクルは数週間単位でした。3Dプリンターではこれが数日に短縮されました。この製品ラインの開発時間を50%以上削減することができました」とDaroff氏は述べています。また、外注による一括生産から、内製による単品ジャストインタイム製造への転換も実現しました。これはリーン製造、柔軟性、対応力といった利点をもたらす戦略です。
ワークフロー改善は大きかったものの、既存の3Dプリンティング技術の現実的な制約に直面していました。F770はFDM技術を採用し、車のアクセサリー取り付けに必要な大型治具を収納できる十分な大きさの造形室を備えています。ただし、治具が100cm（39.4インチ）のプリントベッド長を超える場合、スバルの設計者は工具を分割し、複数の部品に分けて造形してから組み立てます。しかし、大型部品とFDM方式プリンターの通常の速度では、造形時間は長くなってしまいます。
スバルAPDチームにとって、これは予想外ではありませんでした。ただし、その認識があっても、生産スケジュールは工具を造形できる速度に合わせて調整する必要がありました。3Dプリントは従来製造よりコストを削減しましたが、次の課題は『造形を高速化して時間をさらに短縮するにはどうするか』という点でした。
加速された3Dプリンティング
その答えは、F770の速度を1.5倍以上向上させる新型プリントヘッド”T25”のベータテストでした。新しいT25ヘッドは、より高速な材料押出とより大きなノズル先端により、印刷時間を短縮します。T25は標準的なT14と同じ層厚（330μm）で造形し、同様の表面仕上げを実現します。
Stratasysのテストでは1.86～2.27倍の速度向上が確認され、スバルの36インチ工具テストでは1.96倍の高速化（造形時間が約半分）が実現されました。
T25導入前、スバルAPDチームはF770ともう一台の3Dプリンターで需要を満たしていました。T25導入後はF770単体で需要を満たせるようになり、もう一台のプリンターを他の緊急作業に充てられるようになりました。Daroff氏は「F770の速度向上の機会が来たとき、私たちは全員賛成しました。これまでは別の機械で補っていましたが、今は1台のF770で全てのスループットを実現できます。これにより、より堅牢で柔軟な作業が可能になり、設備全体を他の仕事に割り当てられるようになりました」と述べています。
造営後に工具に接着されたソフトタッチパッドにより、車体の傷付きを防止。
全体像を見る｜単なる効率化ではなく、ビジネス機会の創出
T25プリントヘッドはスバルのアクセサリー開発業務を時間とコストの観点からより効率的にしましたが、この解決策がもたらした影響はより広い視点で見ることができます。簡潔に言えば、チームが通常業務で直面していた課題を緩和し、これまで以上に迅速に対応できるようにしました。この迅速な対応により、遅延に伴う結果とコストから解放され、損失と無駄を削減できます。スバルは緊急の工具要求を典型的な例として挙げており、これは取り付けグループの遅延を防ぎ、無駄を削減し、失われるはずだったビジネス機会を保護する状況です。
Daroff氏は「私たちの無駄の多くは時間の関数です」と述べています。「失われた時間のコストは機会費用です。私たちのチームが自信と精密さを持って製品を取り付けるために必要な工具がなければ、私たちはそれを取り付けません。したがって、チームが仕事を遂行するために必要なものを提供するのが早いほど、顧客に価値を創造するのも早くなります。逆に、現場で損傷または紛失した工具を迅速に交換したり、新しい工具要求に対応できなければ、製品を提供する機会を失うことになります」と付け加えています。
コスト削減は別として、これはまた自動車メーカーの廃棄物削減、資源保全、自然保護への環境コミットメントもサポートしており、スバルのすべての製品がゼロランドフィル生産施設で製造されているという事実に直結しています。
Stratasysを選んだ理由
スバルが3Dプリンターで内製化することを検討した際、さまざまなメーカーを検討していました。社内顧客との議論に基づき、開発チームは大型のFDM方式に絞り込みました。
「世界中のメーカーから7～8台の異なるマシンを評価対象に選んだと思います」とDaroff氏は述べます。「当時、その中にはStratasysは含まれていませんでした。既知の予算から、Stratasysは現実的に検討外だと考えていました。私たちはコスト、品質、効率のバランスを求めていました。」
スバルは検討中の各メーカーから評価用のサンプル部品を依頼しました。しかし、過去のStratasys技術との良好な経験に基づき、Stratasysからもベンチマーク用サンプルを依頼しました。提出物を比較した結果、スバルチームはStratasysの産業用プリンターの出力品質に明確な差があることを確認しました。
「その評価で、[Stratasys]マシンの品質と出力の差（delta）を見た瞬間、リーダーシップに示すのに十分な証拠（artifact）を得て、『これはより大きな投資になることは理解していますが、それだけの価値があります』と言えました」とDaroff氏は述べています。
スピードを実際の利益に変える
自動車メーカーが単純な機械アップグレードで工程効率をほぼ100%向上させることは、日常茶飯事ではありません。しかし、スバルはF770プリンターのT25プリントヘッドにより、まさにそれを実現しました。その結果、工具開発サイクルを数日から1日、あるいは場合によっては数時間に短縮するなど、大きな下流効果が生まれました。この効率化とジャストインタイム（JIT）ワークフローの切り替えにより、APDチームは顧客により早くサービスを提供し、協力できるようになりました。
Daroff氏は次のように述べています：「部品を早く顧客に届けると、開発段階で見逃した問題をテストしたり、すでに優れたデザインの合理的な改善機会を見つけたりできます。これにより、修正と改善を早く行い、不良品の生産前に時間と材料の無駄を最小限に抑え、継続的改善の機会を最大化できます。」
スバルにとって、速度とは単に速く印刷することではなく、問題を早く発見し、無駄を減らし、アクセサリーをより高い自信を持って市場投入することです。T25プリントヘッド搭載のF770がそれを可能にしました。
この事例で登場した製品
Stratasys F770
「大型造形」なのに低コスト
革新的FDM方式3Dプリンター
