3Dプリンタとスペアパーツの管理

テクニカルサポートエンジニア、ピーター・ケンドールによるレビュー（2024年2月）

アディティブ・マニュファクチャリングは、少量の複雑な形状を低価格で製造することを実現します。これにより、スペアパーツ管理システムにも新たなチャンスが生まれます。3Dプリントによるスペアパーツの製造は、リードタイムの短縮、在庫コストの削減、サプライチェーンのより良い管理、そして機械の迅速な稼働を可能にします。これらの利点、3Dプリントの課題、そして3Dプリントがスペアパーツ業界にどのような変化をもたらすかについて、さらに詳しく説明します。

製造業のあらゆる業界がスペアパーツに依存しており、スペアパーツの3Dプリントへの移行に伴い、業界全体に大きな変化が起こっています。

スキャン: 製造中止から長い年月が経過した部品を必要とする古い機械は、3Dプリントとスキャンにより稼働を続けることができます。3Dスキャナーは既存の部品をデジタル化し、3Dプリンターで複製することが可能です。これは、古い機械や車両、クラシックカーの愛好者にとって有益です。また、3Dスキャンは、高価な鋳型が必要な部品の複製にも対応できます。

在庫管理: 3Dプリントにより、デジタル在庫（サーバーに保存された3Dモデル）への移行が可能となり、スペアパーツの管理システムを簡素化できます。これにより、物理的な在庫保管にかかるコストを削減できます。さらに、3Dプリントは、需要に基づいて製品在庫を自動的に発注するコンピュータ化された保守管理システム（CMMS）などの他の在庫管理技術とも同期できます。

より迅速で小ロットの注文: 3Dプリントは、生産時間を大幅に短縮し、より小ロットの生産を経済的に可能にします。これにより、注文のコスト、カスタマイズ性、リードタイムが改善されます。

汎用性: 3Dプリントは、従来の製造方法では非常に高額になるか、あるいは不可能な形状や特徴を製造することができます。これにより、新しく創造的な方法を可能にします。

倉庫維持費を支払っている企業であれば、予備部品管理の重要性を理解しているでしょう。予備部品を3Dプリントすることで、より徹底した管理が可能になります。

• 部品を社内で生産 3Dプリンターを自社で所有すれば、製品在庫を他者に頼る必要がなくなります。
• 在庫水準の削減 3Dプリント部品の作成期間により、部品を必要なタイミングで生産することができます。つまり、売れないかもしれない在庫を確保するのではなく、実際の注文に基づく部品に資本を投下できるということです。3Dプリントは製品在庫を補充し、手頃な小ロット生産により在庫レベルを削減できます。また、新しいプリント品を待つことで、在庫をなくすことさえ可能です。
• 機械の迅速な修理 3Dプリントにより新デザインの市場投入までの時間が短縮されるため、3Dプリントによる予備部品は、複雑な部品の待ち時間を短縮し、以前は実現不可能だった部品設計を可能にすることで、機器を効率的に稼働させることができます。

3Dプリントによるスペアパーツには、以下のようなコスト削減効果があります。

• 無駄の削減 従来の製造方法では主に材料を削り取るのに対し、積層造形では材料の無駄がほとんど発生しません。削りくずの清掃や熱の発生、材料購入のロスが減少します。
• 材料の削減 3Dプリントでは原材料を最小限に抑えられます。極端な話、1種類だけ保管することで、多種多様な部品を製造できます。3Dプリントの材料は、長い保管ラックやフォークリフト、クレーン、のこぎりやそれらの作業者も必要ありません。
• 作業工程の削減 複数の部品、留め具、シール、潤滑油を必要とするサブアセンブリも、単一素材の部品で代替できる可能性があります。これにより、部品点数が少なく、機械加工の工程や作業員が減少し、生産時間が短縮されます。
• 軽量化 3Dプリントされた部品は、工業用金属で製造された部品よりも軽量な場合が多く、軽量部品は輸送コストの削減につながります。また、安全性の懸念も軽減されます。

従来の製造方法で個々の部品を加工するには、複数の機械、作業スタッフ、セットアップ、切削工具、サプライヤーが必要となります。一方、3Dプリントによる生産部品は、通常、これらの複数の要素を1つにまで削減できます。これにより、製品在庫のリードタイムを数週間から数ヶ月から数日に短縮し、スペアパーツの管理コストを削減できます。

厳しいスケジュールの中で部品を手配する必要がなくなれば、機械をより効率的に稼働させることができ、顧客満足度を向上させ、より多くの仕事を引き受けることが可能になります。また、さまざまな製造機械への依存度も低くなり、場合によってはそれらの機械を処分することもできるでしょう。

3Dプリントによる交換部品の製造には課題が伴います。その最大の懸念事項は知的財産です。3Dプリントやスキャンは、特許、著作権、業界標準、さらには国境を考慮することなく、個人や企業が他社の部品を複製する能力を与えるため、3Dプリントには法的懸念事項が残っています。そのため、自社の知的財産を積極的に保護するとともに、他社の権利を慎重に考慮することが重要です。

知的財産の保護には、強固なサイバーセキュリティが不可欠です。予備部品の管理システムが物理的な棚から3Dモデルファイルに移行するにつれ、CADプログラムと連携できる製品ライフサイクル管理（PLM）のような安全な管理システムが必要になります。

3Dプリント製品の在庫については、完璧で再現可能な品質を想定してはいけません。また、無限に可能なデザインであるわけでもありません。3Dプリンターには、実行可能なデザイン、素材の適合性、動作条件、メンテナンスなど、独自の傾向があります。大量生産を承認する前に、プロトタイプや小規模なテスト生産を検討し、プリント製品の品質を常に確認するようにしてください。

3Dプリンターには3Dモデルのファイルが必要であり、それらにアクセスできるストレージが必要です。保存されたファイルを呼び出して印刷することがますます重要になるため、これらのファイルは、デジタル在庫として機能します。販売時にデジタル在庫ファイルを素早く呼び出して印刷すれば、売れ行きの悪い部品の物理的な在庫を排除することができます。

デジタル在庫は、製品ライフサイクル管理システムの一部として効果的に機能します。3Dモデルデータベースは、購買および在庫管理システムとインターフェースを構築し、スペアパーツ管理のスムーズなワークフローを実現します。

デジタル在庫管理システムは、在庫管理における最近のイノベーションの一つですが、一般的には物理的な在庫のデジタル管理を指します。デジタル在庫管理では、RFIDタグや棚センサーを使用して需要予測を行い、過剰在庫を削減し、在庫切れを回避し、サプライチェーンをよりよく理解して管理することができます。これにより、3Dプリントによるスペアパーツのリードタイムの短縮と在庫コストの削減をさらに強化することができます。

スペアパーツ管理システムの強化に最適な3Dプリンターを見つけるには、当社の3Dプリンター購入ガイドをご覧ください。