メーカーがロボット工学の発展にどのように対応できるか

Protolabs は、アイデアを現実化し始めた製造業界が直面する課題と機会に焦点を当てた「2023 年: ロボット製造状況レポート」を発表しました。 Protolabs のクライアント プログラム マネージャー EMEA である Stephen Dyson 氏が、今後の展開について詳しく説明します。

製造業のいたるところでイノベーションが起こっています。 インダストリー 4.0 という用語が最初に作られて以来、製造業は急速なデジタル変革を遂げ、センサー、インターネットに接続されたデバイス、AI、サイバー フィジカル プロダクション システム (CPPS) がすべて製造現場に導入されました。 ロボット工学の使用も大幅に増加しました。

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歴史的に、ロボット工学は主に産業現場で導入されてきましたが、ハードウェアとソフトウェアの発展のおかげで、新しい分野でもロボット工学が台頭しつつあります。 実際、過去 10 年間にわたり、ロボット工学は、水路などの困難な環境の監視だけでなく、拡張手術や高齢者ケアから捜索救助活動に至るまで、あらゆる分野で役割を果たしてきました。

新しい素材の入手可能性によってもたらされる機会によって、採用のペースは加速しています。 業界の主要企業からの洞察を含む Protolabs の調査では、3 分の 1 近くが新素材が今後 5 年間の製造業におけるロボット工学の使用方法に最も大きな影響を与えると考えていることが明らかになりました。 たとえば、繊細で傷みやすい品物を掴むことができる柔軟なソフトグリッパーは、農業および食品産業向けに開発される複数の用途につながる可能性があります。

ただし、新しい材料は革新の機会を豊富にもたらしますが、部品の製造方法に影響を与えるため、その使用方法を考慮することが重要です。 供給不足は開発サイクルを遅らせる可能性があるため、材料の入手可能性も考慮事項となります。 これは明らかに業界が認識していることであり、調査対象者の4分の1以上(27%)が、材料サプライチェーンがイノベーションに対する最も深刻な障壁であると示しています。

サプライチェーンは、新素材や製品開発に関する専門知識と能力を提供する上で重要な役割を果たします。 多くのメーカーは、パートナーとより緊密に連携して、イノベーションをどこでどのように採用できるかについてより適切な決定を下しています。

デザインとプロトタイピングはコラボレーションが行われる 2 つの分野です。 デジタル製造パートナーと協力することで、製造業者は、テスト、反復、再テストを行うための、迅速かつコスト効率の高いオプションにアクセスできるようになります。 その後、そのパートナーと協力して、幅広い硬質材料と軟質材料を使用して部品を製造できます。

変化は必ずしも明確に計画された道筋であるとは限りません。多くの場合、それは前進するために後戻りすることを意味する一連の小さなステップです。 上記のソフト グリッパーの例など、新しい部品を設計する場合、希望の材料で適切な価格で製造できるかどうかを知ることが重要です。 製造オプションを検討する際には、全体のコスト、最小注文数、および速度も重要であり、材料の選択に影響を与える可能性があります。

このプロセスにかかる時間とコストを最小限に抑えることが重要です。この場合、物理的なプロトタイプを作成する前に設計を改良する反復設計、つまり製造向け設計 (DFM) アプローチが役に立ちます。

自動化された設計分析からのフィードバックにより、組織は単一の部品を製造する前に内部で共有できる複数の反復を行うことができます。 製造前に特定の領域を再設計する必要があるかどうかを強調し、材料の選択、入手可能性、数量が価格にどのように影響するかを示すことができます。

メーカーは試作段階でも専門知識を活用する必要があります。 場合によっては、同じ材料または最終製品に近い材料を使用することが必須となる場合があります。 あるいは、最初の反復とテストには低コストの材料でも問題ないかもしれません。 よりコスト効率の高い製造プロセスを使用して、テスト用に少量の部品を製造することも可能かもしれません。 重要なのは、最も簡単な解決策だけではなく、最適な解決策を見つけることです。

3D プリンティング、CNC 加工、高速射出成形などのテクノロジーはすべて、製品開発に柔軟な環境を提供します。 たとえば、3D プリンティングを使用すると、最も複雑な形状であっても迅速に製造でき、少数の部品を製造する場合にはコスト効率が高くなります。 3D プリントで使用できる材料の範囲も拡大しており、金属、セラミック、ソフトマテリアルなどが含まれています。

ロボット工学は新しい分野に急速に進歩しています。 幸いなことに、製造技術は進歩を続けており、新しい材料を使用した新しい部品の迅速かつコスト効率の高い生産が容易になっています。

これにより、中小企業や研究者が大手企業と競争できるよう参入障壁が低くなり、ロボット工学のイノベーションのためのシードキャピタルや開発予算が急速に使い果たされないようにすることにも貢献しています。 真のイノベーションはこうした小規模で機敏な組織内で起こることが多いため、これは業界にとって重要です。

製造業にとって今重要なのは、デジタル製造サプライチェーン内の専門知識を活用して、ロボット工学がもたらす大きな可能性を解き放つことです。

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