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FDM 方式｜ Jigs & Fixtures

日本のモノづくりの底力と Fortus が導いた、生産ラインの大改革
3Dプリンタだからこそできた軽量で機能性を備えた治具と、日本大手メーカーに流れるモノづくりの技術と熱意がリコーインダストリー社の組み立てラインをこれまでにない革新的なものに変えた

3Dプリンタの造形ってこんなに軽いのか。だったら作業台を首から提げても組み立てられるんじゃないの、と思った。
リコーインダストリー株式会社
生産革新センター 課長

平間 勝美 氏

プリンタや複合機をはじめとしたオフィス機器や光学機器、産業機器などを手掛けるリコー社は、早くから 3Dプリンタの持つ力に注目し迅速な試作開発（ラピッドプロトタイピング）に活用してきた企業だ。最近では試作だけにとどまらず、ものづくりの生産プロセスそのものにおいても 3Dプリンタを活用しようと、積極的に取り組んでいる。
リコーグループで製品の生産を請け負うリコーインダスト
リー社、その中で大型のプロダクションプリンタと呼ばれる製品を製造しているリコーインダストリー社東北事業
所 で は、 スト ラ タ シ ス の 3Dプリンタ Fortus 400mc とFortus 900mc で治具を製作したことをきっかけとして、生産ラインの大改革につなげている。生産効率の改善やコストの削減に、Fortus シリーズがどのように貢献したかを尋ねた。

3Dプリンタの活用は、ラピッドプロトタイピングからラピッ顧客事例

ドツーリングへ「リコーは、研究開発に始まり最終的に生産へとつながるも治具を製作する3Dプリンタとして力を発揮したFortus。帯電防止効果を持つ造形材料や、高い強度を持つもの、耐熱性を持つものなど、用途に合わせた機能性材料をそろえているFortusが最適と判断した。

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日本のモノづくりの底力とFortus が導いた、 生産ラインの大改革のづくりのプロセスにおいて、3Dプ

形精度と安定性、そしてさまざまな機能を持った造形材料

リンタの活用には 3 種類あると考えてが使えることだ。プロダクションプリンタの製造には電子部いる」と、リコーグループ内での 3D品が多く、静電気の起こらない帯電防止効果を持つ造形材プリンタ活用を推進する、リコー社料や、高い強度を持つもの、耐熱性を持つものなど、用途部長の坂木 泰三 氏は話す。「まずはに合わせた機能性材料をそろえている Fortus が最適と判断開発工程で活用する ラピッドプロトしたのだ。

タイピング で、これは 1990 年代に始まり既に一般的になった。リコーはさらに 3Dプリンタを活用したいと考え、生産現場で必要な道具を作る ラピッド
ツーリング 、そして最終製品を作る ラピッドマニュファクチャ
リング までを目指している。社内で培われたノウハウはお客さまにサービスとして提供していく」。リコーインダストリー
社東北事業所での取り組みは、2 番目のラピッドツーリング

3Dプリンタが可能にする、オンデマンドの治具製作
治具を作るプロセス自体も大きく変わった。従来は、まず治具の仕様書を書いて、3D モデルを作ってくれる部署に送り、それを 3D モデルを実践へのチャレンジということになる。

加工する部署に送り、加工したものを検査してもらってから一目で作業手順が分かる治具やっと納品されるというもので、リードタイムはおよそ 2 週

リコーインダストリー社東北事業所

わりに 3D CAD を使って 3D モデルを作って直接 3Dプリン間あった。これが Fortus の導入によって、仕様書を書く代では、とくに付加価値の高い大型のプロダクションプリンタと呼ばれる製品を製造している。プロダクションプリンタは、生産台数は少ないが部品点数が非常に多い。「このため生産現場では、作業者一人当たりの部品持ち点数が 200 点前後もあり、生産ラインの構築では組み付けの間違いが起きないような作業環境を作ることが課題となっていた」（リコーインダストリー社 生産革新センター 課長 平間 勝美 氏）
従来の生産ラインでは、切削加工で作られた金属製の組み付け治具が作業台に固定されていた。この治具は単純な形のため、作業者が組み立て手順を学習したうえで、部品をどの向きや角度で置くかを都度判断する必要があった。そこで平間氏は、この金属製治具を 3Dプリンタで作ったプラ生産現場で必要な道具を作るラピッドツーリング実戦へのチャレンジとして、3Dプリンタで作られたプラスチック製の治具。

スチック製治具に置き換えた。自由度の高い造形が簡単に作れる特長を生かして、治具の形をそこに置く部品の形状に合わせたものにしたのだ。これによって作業者は治具を見るだけで、どの部品をどう置くのか直感的に理解することができるようになった。平間氏はさらに改良を加えて、組み付け作業を補助する矢印や記号なども治具に付加し、治具が載った作業台そのものが、作業手順を示すマニュアルの役目を果たすようにした。これは、組み付け間違いの低減
顧客事例効果だけでなく、新しい作業者が組み付け作業に習熟するまでの期間が、約 1 週間から 2 日に大きく短縮される、ということにもつながった。
これらの治具を製作する 3Dプリンタとして力を発揮したのが Fortus だ。リコーが評価したのはまず Fortus が持つ造プロダクションプリンタは、作業者一人当たりの部品持ち点数が200点前後もあり、生産ラインの構築では組み付けの間違いが起きないような作業環境を作ることが課題となっていた。

8タで造形するようになり、わずか数時間ないし 1 日で必要終わると、つぎの位置に移動して作業板を回転させ、つぎな治具が手に入るようになった。の組み付けをする。この繰り返しだ。従来型の作業台よりそれまでは複雑な形状の治具を作ろうとしても、コストを押さえるために妥協していたこともあったそうだが、「3Dプリンタであれば形状が複雑になっても、コストやリードタイムに大差ないため、こだわるだけこだわって作業者が分かりやす
く、間違いにくい組み付けができる治具を作れるようになっ

小さい作業板は、作業の見通しがしやすく、組み付け順序を間違えにくい。また、組み付け工程ごとに回転させるので、作業進度も一目で分かるといったメリットが生まれた。ひと月に 12 件ほどあった組み付け間違いは、移動式作業台の導入後なんと 0 件になっているという。

た。ちょっとした作業補助機能を持った道具も、必要になっ作業台と一緒に、電動工具が載った台も移動する仕組みにたらすぐ作って現場に渡せることも大きい」（リコーインダスなったことで、固定された作業台それぞれに最適化して電動トリー社 課長 齋藤 大樹 氏）と話す。

工具を配置していた時と比べ、工具の数が 4 割も減り、管従来、量産試作においては、量産までに形状が変わることもあるためあまり治具を利用していなかったが、3Dプリンタを使えばすぐ治具ができるので、試作段階から治具を使うようになった。これによって試作期間も短縮されたうえに試作で製造した製品品質も上がり、試作段階の治具を基に量産用の治具の検証までもできるようになって、生産準備においても大きなメリットが得られたという。

理コストも大きく下がるという副次的効果も得られている。
長所を生かして 3Dプリンタの世界を広げる
治具を3Dプリンタで作るといったとき、金属製のものがプラスチック製に替われば、切削加工より製作コストは下がる、ということは誰でも想像できる。実際、リコー社内でも、坂木氏がラピッドツーリングを提案するとそのような反応があったという。
しかし、それでは3Dプリンタがもたらす可能性のごく軽い治具が生んだ移動式回転作業台一部しか見ていないことになる。

リコーインダストリー社東北事業所のラピッドツーリングへ「いままでの なにかの置き換え ではなく、 3Dプリンタの取り組みの効果はこれだけにとどまらない。 3Dプリンタ

でないとできない姿 、それがなんなのかを追究していきたで作った治具が、作業台までも大きく変えてしまった。従来い。 3Dプリンタであれば、バイオミメティクスやトポロジーの組み立て作業は、がっしりとした広い作業台に治具があっ最適化などで得られた最適解でものを作ることができる、て、その周りに部品や工具をいかに最適に配置するかがポそれが最大の強みだ。 3Dプリンタには弱点もあるが、長所イントで、作業者は部品棚と作業台を何度も往復していた。

を生かし弱点は何かでカバーするうまい使い方で、3Dプリン

これは治具が金属製で非常に重く、これを支えるために必タが使える世界を広げ、ものづくりに大きく貢献したい。そ然的に作業台も大きく重かったためだ。ところが、Fortus

れがリコーの目指すの姿だ」（坂木氏）

で造形した治具は従来の金属製の 20 分の 1 と圧倒的に軽い。これに驚いた平間氏は、まったく新しい発想の作業台を思いついた。

「3Dプリンタはこんな造形ができるから、応用すればこういうことにも使えますよねというプラス思考の考え方で展開してきた」という平間氏の言葉にあるような、リコーのも平間氏らが考案した作業台は、移動できる台車の上に、幅のづくりに関する柔軟でポジティブな姿勢と、ストラタシスが 50 センチほどの比較的小さな作業板 6 〜 8 枚が回転すFortus シリーズが融合することによって、単なる軽量化ではなく、これまでになかったそれ自体が説明書ともなる治具

手前側に 3Dプリンタで作られた治具が、作業順に左から右や、複数の治具機能を一体にした冶具、機能性材料の特性に並んでいる。作業者は、部品が置かれた棚の間を、このを活かした治工具をはじめ、さらには革新的で生産性の高移動式作業台を押しながらそれぞれの工程の位置に移動し、い移動式作業台が生まれ、生産プロセスにおける効率の一棚から部品を取っては組み付ける。 1 つの組み付け作業が掃の向上やコストの削減に新しい道が開けたのだ。

平間氏らが考案した作業台。移動できる台車の上に、比較的小さな作業板が回転するように取り付けられたもので、ひと月に12件ほどあった組み付け間違いは、移動式作業台の導入後は0 件になっている。

従来の治具は金属製で非常に重く、これを支えるために必然的に作業台も大きく重かったが、Fortusで造形した治具は従来の金属製の20 分の1と圧倒的に軽いことで、まったく新しい発想の作業台を思いついた。

顧客事例るように取り付けられたものだ。 1 つ 1 つの作業板には、