2021年現在、多くの業界が3Dプリンターに興味を示しています。その中でも、3Dプリンターをいち早く活用しているのが航空宇宙業界であり、3Dプリンターのメリットを最大限に得ることに成功しました。

この記事では、航空宇宙業界で3Dプリンターが活用されている理由や活用事例を紹介します。

航空宇宙業界で3Dプリンターが活用されている理由

航空宇宙業界は3Dプリンターと相性がよく、他の業界よりも3Dプリンターの活用が進んでいます。なぜ航空宇宙業界で3Dプリンターの活用が進んでいるのか、理由をみていきましょう。

主な理由として、航空宇宙業界の部品は小ロット生産が多いことが挙げられます。たとえば、航空機やロケットは多種多様な部品で構成されていますが、各部品の必要量はそれほど多くありません。オーダーメイドで一つだけ作るといったことも頻繁に起こりますが、それらの部品を大量生産と同じ工法で作ろうとすると多額のイニシャルコストがかかります。また、航空宇宙業界の部品は高精度かつ複雑な形をしていることが多いですが、従来の工法で作ろうとすると生産工程が膨大になりやすいという課題もありました。

しかし、3Dプリンターであれば部品一つだけでも簡単に作ることができ、金型などのイニシャルコストも不要です。また、複雑な形をしている部品であっても、3Dプリンターだけで生産を完結することができます。精度に関しては、かつては3Dプリンターで造形した部品が航空宇宙のように過酷な使用環境に耐えられるのかと懸念されていましたが、3Dプリンター技術の進歩によって現在では十分な強度と精度で造形できるようになっています。

航空宇宙業界で3Dプリンターの活用が進んでいるもう一つの理由は、製品開発や保守管理サービスの課題を解消できることです。3Dプリンターを使えば新しく設計した部品を短期間で作って評価できるので、製品開発をスピーディに行えます。

また、航空機メーカーは航空会社などへの保守管理サービスのために部品の在庫を持っておく必要がありましたが、3Dプリンターであれば必要な時にだけ部品を作ればよくなります。さらに、特定の工場で作って輸送をしなくても、3Dデータさえ共有しておけば現地の3Dプリンターを使って部品を作れるため、輸送にかかる時間とコストが削減できるのです。

航空宇宙業界での3Dプリンターの活用事例

航空宇宙業界での3Dプリンターの活用事例を3つに分けて紹介します。上述したように、航空宇宙業界と3Dプリンターは相性がよく、メーカー各社はいち早く3Dプリンターを導入してきました。その結果、航空宇宙業界には3Dプリンターの活用方法を学ぶ上で参考になる事例が数多くあります。航空宇宙業界の方はもちろん、他の業界の方もここで紹介する事例を参考にして、自社のビジネスでも3Dプリンターを活用できないか検討していただきたいです。

航空機のさまざまな部品を3Dプリンターで製作

アメリカの大手航空機メーカーは、3Dプリンターで作った300個以上の部品を組み合わせたエンジンタービンを製造しています。使用する材料や構造を大胆に見直すことでエンジンタービンの軽量化を実現し、従来モデルと比較すると20％も燃費が向上したとのことです。

同社ではほかにも、従来工法では20部品で構成されていた燃料ノズルを3Dプリンターで作った一体型の部品に置き換えることに成功しています。それにより、部品の靭性は5倍以上になり、コスト効率は30%向上、重量は25%削減という高い成果を出しました。

地球環境への配慮やコスト削減の要求が厳しくなっている状況において、従来の工法を大幅に見直して3Dプリンターを有効活用する同社の取り組みは高く評価されています。

宇宙開発における3Dプリンターの活用

アメリカでは、宇宙開発において3Dプリンターが積極的に活用されています。たとえば、過酷な環境で稼働する火星探査機に3Dプリンターで作った約70個の部品を採用していることが発表されました。十分な耐久性を持たせるために設計されたオーダーメイドかつ複雑な形状の部品を作るためには、3Dプリンターが最適な工法だという判断です。

宇宙開発の分野では、宇宙ステーション内で必要な部品を現地で造形する実験や、ロケットの部品を3Dプリンターで作って低コスト化する実験が進められています。これらが実現すれば、宇宙が私たちにとって、より身近なものになるかもしれません。

3Dプリンターを活用したジェットエンジンの開発

日本国内でも、ジェットエンジンを開発する時に3Dプリンターが活用された事例があります。ジェットエンジンの部品は微妙な形状の違いで大きく性能が変わるため、最適な形状を導き出すためには膨大な数の試作評価をしなければなりません。従来は切削加工などの工法で部品を外注しており、仕様によっては100万円単位で費用がかかっていました。しかし、3Dプリンターを導入して部品を内製することで、外注にかかっていた膨大なコストを削減することに成功しました。また、3Dプリンターなら短時間で部品が作れるのでさまざまな形状を試しやすく、開発期間を大幅に短縮できたといいます。

ほかにも、部品の外注は情報セキュリティの観点から考えるとリスクですが、内製に切り替えることで機密情報が漏れる可能性が低くなるというメリットもありました。

航空宇宙業界の3Dプリンター活用事例から学びましょう

航空宇宙業界では、他の業界に先駆けて3Dプリンターが活躍しています。航空宇宙業界が3Dプリンターを活用して得られたメリットは、他の業界にも共通するものが多いです。自社の属する業界だけでなく、航空宇宙業界のように3Dプリンターの活用が進んでいる業界から学ぶことで、自社でも3Dプリンターを活用できないか考えてみてはいかがでしょうか。