巻頭対談 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

3D CAD・Generative Design(GD)積層造形によるものづくり DX へのチャレンジ株式会社 前澤金型株式会社 山本金属製作所
瀬尾高圧工業株式会社
東金属産業株式会社
司会：応用技術株式会社

井上 治
真所 最半田 孝文
田中 健太郎今田 勇太(敬称略)(左から 応用技術 今田勇太、前澤金型 井上治氏、山本金属製作所 真所最氏、瀬尾高圧工業 半田孝文氏、東金属産業 田中健太郎氏)

2021 年 10 月 27 日に応用技術が開催した Insight形〜」と題してものづくりの DX にチャレンジした企業& Solution セミナー2021 の中で「座談会: 3D ものづく４社をお招きし、お話を伺った。(聞き手: 応用技術 事り始めました 〜3D CAD・Generative Design・積層造業戦略本部 今田勇太)

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１. 本プロジェクトの概要ております。

近畿経済産業局が実施する「3D 積層造形による今回のプロジェクトでは Fusion 360 のクラウドをモノづくり革新拠点化構想（Kansai-3D 実用化プロ使用した生産性の向上と情報共有の効率化にジェクト）」において 2020 年度に実施された日本初のついて取り組みました。

「3D 積層造形によるモノづくりプロセスのモデル化」

また、福井県工業技術センター・松浦機械製において応用技術は Autodesk Fusion 360 の操作ト作所とともに金属積層造形を用いた樹脂製眼

レーニング、Fusion 360 によるジェネレーティブデザイ

鏡フレームの金型作りについて取り組みました。

ン(GD)モデルの生成方法、金属積層造形で製作す今田 弊社でサポートさせていただきました、Fusionるモデル作成の支援などをおこなった。

360 を用いた活動についてお伺いさせていただきたいと思います。実際にどのような取り組み

２. Fusion 360 を活用したクラウド環境でのをされたかお教えいただけますか。

ものづくり
応用技術株式会社 事業戦略本部 今田勇太 (以下、今田)
最初に前澤金型の井上さんにお話をお伺いしたいと思います。簡単に会社のご紹介と本プロジェクトでの実施された内容についてお教えいただけますでしょうか。

井上 眼鏡のフレームのモデルを作る際、デザイナーが Adobe Illustrator で 2 次元で作ったものを、もう一度 CAD ソフトでモデリングをし直すという作業をおこなっていました。
今回 Fusion 360 を導入することによって AdobeIllustrator から SVG で取り込み、そのまま 3D モデルを作成することができるようになりました。
株式会社前澤金型 金型部 工場長 井上治氏 (以下、また、Fusion 360に付属しているクラウドドライブ井上)に保存することによって、モデルデータをその弊社は福井県鯖江市で眼鏡の樹脂製フレームまま関係会社やお客様にブラウザ上で確認いやテンプルを主に製造している企業です。研

ただけるようになったことも大きなポイントです。

究活動としては機能性眼鏡に注力して活動しコロナ禍でなかなか対面での打ち合わせがでており、さまざまな大学や研究機関と連携をしきない時期でしたので、ウェブ会議などの際に2/8

事前にお送りした URL から特別なソフトなしで3D モデルを見ていただける環境はとても効率が良かったです。
今田 Fusion 360 のクラウド機能を使うことによってこれまで自社でサーバを準備し、メールでやりとりということが中心だったというところから URL を送るだけで共有ができるので、効率的なものづくりのお手伝いができたかなと思います。

今田 これまでのアームと GD を使用したアームの違いや効果についてお教えいただけますか。

株式会社山本金属製作所 技術開発部 主任 真所最

真所 以前は金属ブロックを必要な部分だけを切削し氏 (以下、真所)たものを利用していました。複数個組み合わせ

我々も Fusion 360 のクラウドドライブを社内でて長さを調整するのですが、そうするとどうして使ってみているのですが、チームの設定をしやも重くなってしまい、可搬重量の問題で持ち上すく、共有する人を選びながら作業できるというげられる物に制約が出てきていました。

ところはいいところだと思っています。

GD は、機能として最低限必要な部分を残し、荷重などの条件を入れることによって、解析を３. GD を活用したロボットアームの軽量化しながらクラウドコンピュータでモデルを生成さ今田 次に株式会社山本金属製作所の真所さんにおれていきます。これによって今回は人間では簡話をお伺いしたいと思います。簡単に会社のご単に思い付かないような近未来的なデザインと紹介と本プロジェクトでの実施された内容につ軽量化を実現することができました。

いてお教えいただけますでしょうか。

従来のブロックは 640g あったのに対し、GD で真所 山本金属グループは山本金属製作所を中心にモデリング、積層造形で出力したものは 150g へ

国内に５社、2021 年にはベトナム ハノイにも進軽量化することができました。

出しております。高精度金属加工をおこなう精密加工技術とセンシング・計測評価技術の 2 つをコア技術として事業を展開しています。
今回のプロジェクトでは自社で作っているロボットアームの設計を GD と金属積層造形技術を使って製造いたしました。

今田 私も積層造形で作られたモデルを持たせてい3/8ただいたのですが、想像以上に軽くて、驚きま加工といったところも得意とされていると思いました。今回設計をする中で工夫されたことや目す。積層造形で作成したものの後加工の大変指されたコンセプトなどをお聞かせいただけまな点やモデリング時に気をつけないといけないすか。

点などをお教えいただけますか。

真所 設計当初は真ん中の部分を筒状にして配線が真所 ものによっては加工後に歪みが出てしまったり、通るようにしていたのですが、その状態だと軽ちょっとした造形欠陥を起点として割れが生じ量化があまりできず、見た目的にもあまり特徴たりといった問題があります。造形時にどこを基が出てこずに悩んでいました。そこで考え方を準として穴をあけたり平滑面を出すのかというと変えて、中心部分をただの空間としておくこところも気を付けておかなければコストの面でもによって、このような”GD らしい”モデルとするこ品質の面でもいいものができないと感じていまとができました。配線のガイドが必要となった場す。

合はアクリルのパイプなどを通してガイドとする

今田 では、積層造形のサービスビューロとしても活躍ことによって軽量化と見た目を同時に実現できされている東金属産業の田中さん、造形時にるかと思っています。

注意していることなどをお伺いできますか。

東金属産業株式会社 代表取締役社長 田中健太郎
氏(以下、田中)
先ほど真所さんのお話にもあったように、芯出しの基準をどう設けておくか、レーザーで造形するときにどのようなパスで作るのかということをしっかりと考えておかないと、加工してみたら取りきれなかったとか芯出しが再現できなかったと
今田 実際に造形物を見られた現場の方の反応はいいうことがあるので、そこはとても気を付けていかがでしたでしょうか。

ます。

真所 特徴的なデザインができたことで、近未来的なデザインで今までと違ったロボットの姿を見せることができ、大変反応は良かったです。
追加工においてドリルで穴を開けたりタップでネジを切ったりという作業が発生するので、その時の力のかかり方なども考慮に入れる必要があるとアドバイスをもらったりしました。
今田 なるほど。御社は切削加工による積層造形の後4/8今田 そのような目印となるようなポイントはモデリングの段階でつけておいたりするのですか?
田中 そうですね。そのようなことに加えてベースプレートに付いたまま基準ポイントが取れるような工夫をしたりもしています。
今田 なるほど。ベースプレートごと加工ができると基準も取りやすいし、一貫した加工ができるのでいいですね。

今田 では、GD を実施したバルブを実際に持ってきていただいているので、見ながらお話を伺わせ４. GD を活用したバルブ軽量化、材料削減ていただきたいと思います。かわいいタコのよう今田 続いて、瀬尾高圧工業株式会社の半田さんにな見た目のものが出来上がってきましたが、従お話をお伺いしたいと思います。簡単に会社来製品の造形方法や今回チャレンジした目標のご紹介と本プロジェクトでの実施された内容をお伺いさせていただけますでしょうか。

についてお教えいただけますでしょうか。

半田 このバルブ部品は元々鍛造で作られた金属の切削加工をして製品としていたのですが、必要な部分だけに絞って切削をすると加工工程が瀬尾高圧工業株式会社 技術開発グループ 主任 半田

多くなったり、廃棄する部分が多くなったりとい

孝文氏 (以下、半田)
瀬尾高圧工業株式会社は火力・原子力発電

う問題がありました。

所・石油・ガス・化学プラントなどで使われる補ブロック形状のままで必要な部分のみを切削器や圧力容器などで使われる各種鍛鋼品、発するという方法もおこなっていたのですが、そう電設備・ゴミ焼却設備などで使われる熱交換器

すると重量が重くなってしまうという問題がありの製造・販売をおこなっております。

ます。

今回のプロジェクトでは、熱交換器のフィン

そこで、積層造形と GD を組み合わせることでチューブの DED 方式での造形と、実際に鍛造軽量化と、先ほどの山本金属さんの例のようにで製造したバルブの GD・積層造形をおこない先進的でかっこいいデザインになるのではないました。

かと思いチャレンジしました。

今田 積層造形や GD は初めての取り組みだったということですが、実際に造形するところまでトライし5/8てみていかがでしたか。

いうことが大事になってくると思うのですが、サ半田 最初はコンピュータがベストなモデルを出してきポートレスに拘りすぎると、荷重条件の変化やてくれて、それをそのまま使えるのだと思ってい応力集中などが出てきてしまい、そこを起点にたのですが、やはり条件の設定方法や出てき割れが発生してしまうような形になってしまうことたものをそのまま使うのではなく、リモデリングをもありました。

おこなう必要があるということも知りました。

そのため、どこに着地点を持っていくのかというまた積層造形で出力する際もどんな形状でもこと、本当にサポートレス造形をすることで大き出力できるというわけではなく、サポート材のつなメリットがあるのかということも考慮した上で実き方も考慮に入れながら造形方向を決めたり、施する必要があると感じました。

先ほどみなさんがおっしゃっていたように後加

今回はシミュレーションなども組み合わせなが工のことも考えなければいけないということを知ら試行錯誤をしながらモデリング・造形をしてみりました。

た結果、後加工が不要なモデルを出力するこ引き続き DfAM（編集者注: Design for Additiveとができました。今後もこういうチャレンジングなManufacturing – 積層造形に適したデザイン・モ

取り組みは続けていきたいと思っています。

デリング）に向けた取り組みをおこないたいと思います。

今田 ありがとうございました。これはすごいですね。
やはりサポートレスにしようとすると設計の段階
今田 ありがとうございます。DfAM というワードが出てで強度に無理が出てきたり、時間がかかるといきましたので、山本金属製作所の真所さんがう問題もあるので、その辺りのバランスは考えな

GD で作られたモデルを元にサポートレスデザ

がら必要最低限のサポート、サポートレスを目インにチャレンジされておりました。サポートレ指していきたいですよね。

スデザインを作成する上で苦労されたことなどをお教えいただけますか。

５. 積層造形ビューロから見る GD

真所 続けて造形をするということを考えると、どうして今田 次に東金属産業株式会社の田中さんにお話をもサポートレスにして後加工の時間を減らすとお伺いしたいと思います。簡単に会社のご紹

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介と本プロジェクトでの実施された内容についえも中には入っており、設計のサイクルを上げてお教えいただけますでしょうか。ていくにはいいソリューションだと今回トライをし田中 弊社は静岡県沼津市に本社を構え、創業からおこなっている非鉄金属の鋳造に加え、製缶、てみて感じました。
今田 では GD で出力したものをモデリングしたものを機械加工、組立と 4 つの事業をおこなってきました。

造形してみていかがでしたか。
田中 先ほど真所さんからもお話があったようにサ2014 年に金属 3D プリンタを初めて導入し、金ポート材を減らす設計や、造形姿勢ということ属積層造形に取り組んでおります。レーザーのは考えなければいけないですが、しっかりと条パウダーベッドフュージョンタイプに注力し、現件設定をおこなうことで最終的に欲しいものを在では６台のマシンで造形ビジネスをおこなっ出してくれる手助けになるなと感じました。ております。今回は軽量化を目的としてエンジンのコンロッドを題材とし、GD による軽量化・高強度要求に応えるデザインの生成に取り組みました。

今田 そうですよね。私も先日、東金属産業さんで GDを使ってモデリングしたものを造形させていただいたのですが、モデリングをする先の造形プロセスや後加工プロセスについてもしっかりと理解することも必要だということを改めて感じま

今田 積層造形を長く取り組んでいらっしゃる中で、今した。

回 GD にチャレンジしてみようと思われたきっかけはどのようなものがありますでしょうか。
田中 弊社ではトポロジー最適化の構造設計ソフトウェアを数年前から導入して、お客様からのご依頼でトポロジー最適化には取り組んでいたのですが、GD もいいという話を聞きまして、一度チャレンジしたいと思い、今回取り組みに参加しました。Fusion 360 の GD は複数の結果が出てくるところや、ある程度そのまま使えそうな答

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６. 今後のチャレンジについてフトウェアだと感じました。

今田 本取り組みは昨年度末で終了したのですが、引き続きお客様にご満足いただけるような設計引き続き取り組みたいことや今後チャレンジし思想を身につけていきたいと思っています。てみたいことについてお伺いさせていただけま半田 当社はまだ 3D 造形を初めて日が浅いのですすでしょうか。

が、積層造形と一言で言ってもモデル選定から真所 ロボットには可搬重量がどうしてもありますのでサプライチェーンまで様々考えないといけない

自由度を高めるためには軽量化して強度をことはたくさんあるのだと感じました。

保っておくことは非常に重要になってきます。

引き続き、応用技術さんの DfAM トレーニング

今後はワンブロックだけではなく、他のハンドの等を受講しながら、将来的には大型のものにも部品やその他の軽量化など、やってみたいとこチャレンジしたいと思っています。

ろはたくさんあります。
山本金属ならではの GD を使った製品の開発ができればと思っています。
井上 Fusion360 を利用するとお客様側からの反応が非常に良く、承認をいただけるスピードも今まで以上に早くなりました。
また、デザイナーさんと作業を進めていく上で、形状の確認などもスムーズにおこなえるようになりました。

今田 みなさま、ありがとうございました。

引き続きデザイナーさんとも協力しながら、私はこのプログラムを通してみなさまと一緒にトFusion 360 を使ったもの作りを進めていきたいライのお手伝いをさせていただいて感じたのは、と思います。

形は違えど DX をおこなおうとした時に必要になるのは社内・社外とのチームワークだと改めて実感しました。ここにいる 4 社の方々は社内でも大変強力なチームを構成されており、とても頼もしく感じました。私たち応用技術もみなさまのパートナーとなれるよう、日々精進していきます。

田中 今回 Fusion360 に取り組んでみて新しい機能がどんどん追加されていくのが面白い考え方のソ

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