GMの3Dプリンター活用は、より安価で優れた自動車の実現を予測する

このくすんだミシガン州のオフィスビルが、平均的なオフィスビルより少し涼しいと感じさせる最初の兆候は、匂いだ。刺激臭、金属臭、プラスチック臭、焦げ臭い。まるで「本当に燃えているはずのない何かが、ここで燃えているのだろうか？」と疑問に思わせるような匂いだ。

ゼネラルモーターズの設計製造部門を率いるデイブ・ボロニーノ氏は、「いや、違う」と言う。「それは3Dプリントの副産物に過ぎない。変化の激しい自動車業界において、イノベーション（ビジネス用語で言うところの「迅速な反復」）とはまさにこのことだ。そして、その匂いは社内の他の部署にも漂っているかもしれない」

GMの研究開発拠点の多くが集まる広大な郊外のウォーレン・テックセンターでは、毎年約3万個の試作品が3Dプリントされています。このセンターには2万人以上の従業員が勤務しています。これらの部品は、少なくとも9種類の材料（プラスチック、金属、粉末など）から製造されており、主にラピッドプロトタイピング（急速試作）に使用されています。ラピッドプロトタイピングとは、新しい種類の自動車部品や構成がどのような外観になるかを迅速に視覚化したり理解したりしたい人々のためのものです。これは目新しいことではありません。GMは30年前から試作品を3Dプリントしており、その始まりは、現在70代後半で引退しているボロニーノ氏の父親、ジョン氏の指導の下で始まりました。

現在、特別な訓練を受けた作業員が週6日、1日3交代制で印刷機を稼働させ、金型から部品を取り出し、粉末や液体樹脂から塊が生み出される様子を絶え間なく見守っている。従業員が思いつき、印刷できるものに実質的な限界はない、とボロニーノ氏は言う。彼は灰色がかったミニバンパー、ホイール、そして印刷機から冷やされていく正体不明のプラスチックの四角形が並ぶ棚の前に立っている。ただし、印刷できるものには限りがある。ある設計チームが、模型のカップホルダーに使うためにコカ・コーラのプラスチックボトルを頼んだことがある。「150ドルだ。買ってこい」とボロニーノ氏は言った。

3Dプリンティング、別名アディティブ・マニュファクチャリングは全く新しい技術ではありませんが、今ではこれまで以上に多くの消費者製品で目にするようになりました。靴、歯科インプラント、補聴器、さらにはジェットエンジンの製造にも、3Dプリンティングによる部品が使用されています。オバマ政権は2012年に、企業と大学からなる7000万ドル規模のコンソーシアムである国立アディティブ・マニュファクチャリング・イノベーション研究所の設立を支援しました。この研究所は、アディティブ・マニュファクチャリングを活用した新たな米国経済の活性化手法の開発に取り組んでいます。このプロセスにより、これらの産業界は、従来よりも迅速かつ柔軟に、奇妙な形状の部品を製造することができます。

GMの悪臭漂う工場の外では、3Dプリンティングが自動車製造プロセスにおいてさらに重要な役割を果たすようになっている。デトロイトの巨人GMをはじめとする自動車メーカーは、このプロセスを実際の量産車、つまり実際に人が毎日運転するような車に組み込む方法を模索している。

「自動車業界は30年間にわたり、試作分野における積層造形の活用をリードしてきました」と、コンサルティング会社デロイトの統合研究センターを率い、過去5年間積層造形を研究してきたマーク・コッテリーア氏は語る。「自動車業界は、主に少量生産において、限定的な形で部品生産に進出し始めています。」

GMは5月、自動車製造へのプリンティング技術の導入拡大計画を発表しました。その結果生まれたのが、なんとステンレス製のシートブラケットです。なんとも奇妙な見た目です。もちろん、車のオーナーが目にすることはないかもしれませんが。

通常、車のシートやシートベルトのバックルに鋼鉄のようにしっかりとした土台を提供するこの種のブラケットを作るには、複数の異なる自動車部品サプライヤーから調達した約8つの部品が必要です。この新しい、奇妙なブラケットは、1つの連続した部品で構成されており、それぞれの湾曲した突起が特定の安定化の役割を果たしています。その結果、GMによると、標準品よりも40%軽量で20%の強度を実現しています。燃費の良い高速車を売り込みたい自動車メーカーにとって、このような段階的な軽量化は市場支配への道筋となります。

GMは、サンフランシスコの設計・エンジニアリングソフトウェア企業であるオートデスクと提携し、デモプロジェクトとしてシートブラケットを開発しました。オートデスクのエンジニアは、ミシガン州にあるGMの設計チームに常駐しています。オートデスクの技術は、GMのデザイナーが材料、ネジ穴などの必須要素、コスト、物体の剛性、質量といったパラメータを入力し、独創的な部品組み立て方法を考案するのを支援しています。その結果、サルバドール・ダリが夢見たようなものが生まれました。それをスチールで印刷すれば、さあ、シートベルト着用を維持する新しい方法が完成します。

こうしたシートブラケットは、今のところ量産車には搭載されません。積層造形のコストはここ数十年で大幅に低下しましたが、大量生産できるほど安価ではありません。1日に8,000台以上の車両を製造する企業にとって、3Dプリンティングは依然として遅すぎます。そして、このプロセスを生産ラインに統合するのは容易ではありません。「3Dプリンターを買えば済む話ではありません」とコッテリーア氏は言います。「工業規模のプリンティングには、ファイルを必要な場所に送るためのデジタルバックボーン全体が必要です。では、そのモデルはどうなるのでしょうか？」

それでもGMは、奇抜なシートブラケットのような製品に大きな可能性を見出している。「GMの車両にはそれぞれ3万個の部品が使われています」と、GMの積層設計・製造担当ディレクター、ケビン・クイン氏は語る。「現実的な変化としては、100個か1000個の部品を3Dプリントできる可能性があります。5年後には、その数は5000個に増えるでしょうか？10年後には1万個になるでしょうか？」結果として、より美しく、より材料効率が高く、より軽く、より速い車が誕生するかもしれない。

GMは、自動車生産工程で使用する独自のツールを製造したり、一回限りの購入者向けに洗練された装飾要素をカスタマイズしたりするためにも、積層造形技術を活用すると述べている。（モノグラム入りのグリルはいかがでしょうか？）

もちろん、すぐに車全体が3Dプリントされるようになるとは期待してはいけない。「これは万能薬ではない」とコッテリー氏は言い、完全な3Dプリント車は経済的に意味がないと説明する。しかし、自動車メーカーが鼻であしらうほどのことでもない。

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