トヨタ自動車「e-Palette」の量産部品に
SOLIZE PARTNERSの3Dプリント品を採用

私たちの所属する部署では、樹脂ウインドウの企画から開発、生産までを一貫して担当しています。私たちのミッションは、この樹脂ウインドウ技術を世の中に広めていくことです。少人数のチームですが、「設計から生産まで、最初から最後まで」担当しています。

「e-Palette」の樹脂ウインドウは、大型かつ曲面形状にも対応できる点と、その軽量性がおもな特長です。また、樹脂ウインドウは万が一の事故の際にも割れにくく、乗員が車外に投げ出されるリスクを低減できるという安全性も兼ね備えています。

左から
株式会社豊田自動織機 PGプロジェクト 開発第1G GM 水谷 勇一様
株式会社豊田自動織機 PGプロジェクト プロジェクトリーダー 加藤 淳哉様

株式会社豊田自動織機 PGプロジェクト 開発第1G 村山 篤史様 

今回のプロジェクトはピン座部品の設計から調達までを自前で行う必要があり、さらに生産台数が少ない一方で、1台あたり14種類もの多品種部品が求められました。従来の金型を用いた射出成形ではコストが見合わないため、別の製造方法を検討した結果、3Dプリンターによる製作を採用しました。

量産製品に採用する部品を製造するとなれば、どのような3Dプリンターでもよいというわけにはいきません。材料強度や寸法精度、耐熱・耐荷重性など、さまざまな性能を高水準でクリアし、かつコスト面でも納得できることが必須条件でした。

プロジェクト初期には社内の3Dプリンターで試作を行いましたが、強度不足による破損が課題となっていました。そこで社内の3Dプリンター担当部門に相談したところ、紹介されたのがSOLIZE PARTNERSさんでした。

依頼先を検討するなかで、3Dプリンターによる部品製造が可能な企業はほかにも多々ありましたが、最終製品としての品質管理や保証まで対応できるのはSOLIZE PARTNERSさんだけでした。また、コスト抑制に向けた具体的な提案も数多くいただけたため、本プロジェクトのパートナーとして選定しました。

今回は3Dプリンターの特性を活かし、射出成形では実現できない複雑形状を一体化する設計を採用しました。SOLIZE PARTNERSさんと共に、ナット固定部や側面突起の形状など、知恵を出し合いながら設計を進めました。
特にナット固定部については、寸法のバラつきを抑えつつ、ナットの保持力と爪の破損防止を両立させるため、生産性とコストを考慮した微調整を繰り返しました。
「3Dプリンターなら常に同一の造形ができる」と考えていましたが、実際には造形位置による冷却速度の違いが、反りや寸法精度に影響することを学びました。
このように想定していなかった課題に対しても、SOLIZE PARTNERSさんと協力して細やかな工夫を積み重ねることで、目標とする精度を実現できました。
また、私たちでは3Dプリンター特有の設計要件がわからない部分も多かったのですが、設計段階で「この構造では3Dプリント後の粉末除去が困難である」といったご指摘をいただきました。
「粉末を除去しやすくするための構造案」や「コスト抑制につながる形状変更」など、3Dプリンティングの特性を熟知したアドバイスを多数いただき、私たちが及びつかない視点でのサポートがとても助かりました。

初めての3Dプリンターによる量産部品設計ということもあり、苦労もありましたが、設計者としては結構ワクワクするところが多かったです。通常、金型成形では抜き勾配やアンダーカットなど、常に型の構造を意識した制約が生じます。一方、3Dプリンターはそういった制約が極めて少なく、寸法のバラつきの課題は多少ありますが、従来以上に自由に設計を進めることができました。
また、設計変更の容易さや試作サイクルの速さは3Dプリンターならではのメリットであり、試作から量産まで、迅速なトライ&エラーを重ねることで課題解決を図ることができました。

左から　豊田自動織機 水谷様、加藤様、村山様、SOLIZE PARTNERS 沼田
※所属部署・役職はインタビュー当時のものです