CASE STUDY活用事例

John Zink Hamworthy Combustion

    • 品質向上
    • 開発期間短縮
    • Studio システム

    排出ガス制御およびクリーンエア燃焼システムの設計・製造における世界的なリーダーであるJZHC社。Studio システムの活用により、複数の設計を迅速にテストでき、市場投入のスピードアップや製品品質の向上を実現しています。

00 概要

John Zink Hamworthy Combustion社(以下JZHC社)は、排出ガス制御およびクリーンエア燃焼システムの設計・製造における世界的なリーダーです。

オクラホマ州に拠点を置くJZHC社は、エネルギー、石油・ガス、石油化学を含む幅広い産業の顧客にサービスを提供しており、バーナーからガス回収、蒸気制御システムまで様々な製品を製造しています。

01 課題

大気汚染防止法が成立してから数十年の間に、発電所から乗用車に至るまであらゆる排出量規制が厳しくなりました。

しかし産業界にとっては、この法律により課題をも提起することとなりました - コストを可能な限り低く抑えながら、常に厳しくなる空気品質基準を満たすために、どのように革新し進化させていくか。

それを実行するために、多くの人はJZHC社に目を向けます。

JZHC社では、顧客のニーズに合わせてカスタム設計・製造された排出ガス制御・焼却システムを提供しています。

そしてそのために、金属3Dプリントをはじめとする最先端の製造技術に投資しています。

同社は何十年にもわたって比較的静的なアトマイザーのデザインに囚われていました。
しかし3Dプリントのもたらす可能性により、不規則形状の穴やアセンブリの統合、燃料と空気の混合物を最適化するための制御されたエアフローなど、従来の製造工程の限界により全く新しいデザインの選択肢に開眼しました。

02 3Dプリントのパワー

3Dプリントでは金型を使わずに複雑な部品を作成することができるため、お客様の用途に合わせて最適化されたオーダーメイドの部品を作成することができます。

しかし、新しい部品を3Dプリントすることは、多くの利点のうちの1つに過ぎません。

彼らが製造するシステムの特注品の性質と、交換部品が必要になるまでに何年も稼働する可能性があるという事実を考えると、JZHC社は、何百ものカスタムデザインのカスタムツーリングをストックするか、カスタム交換部品を作成するための高コストと長いリードタイムに直面するかというトリッキーな選択に直面しています。

何十年も前に生産されたかもしれない部品をオンデマンドで再現することができ、顧客のコストとダウンタイムを削減することもできるのです。

また、従来の製造業の設計上の制約の多くを排除できるため、3Dプリンタは従来の方法よりもはるかに複雑な部品を作成することができます。

JZHC社のエンジニアは、その複雑さの増大を利用してマリンバーナーで使用される燃料噴霧器のほぼすべての側面を再設計し、噴霧穴に至るまですべての方法で再設計しました。

その再設計のプロセスは、新しい部品だけではなくJZHC社のエンジニアの新しい考え方にもつながっています。

  • 同社は何十年にもわたって比較的静的なアトマイザーのデザインに囚われていました。しかし3Dプリントのもらたす可能性により、不規則形状の穴やアセンブリの統合、燃料と空気の混合物を最適化するための制御されたエアフローなど、従来の製造工程の限界により全く新しいデザインの選択肢に開眼しました。

    その後JZHC社のエンジニアは、鋳造では数ヶ月かかるのに対し、たった数日で部品を3Dプリントできるアディティブマニュファクチャリングのスピードを活用することで、開発のタイムラインを大幅に短縮しました。複数のプロトタイプ設計を素早く3Dプリントできるため、複数部品のテストを同時に行い、さらに設計を素早く反復して最終部品の製作まで迅速にたどり着くことができました。

そして最終的には、効率を維持しながらも燃料使用量は2/3以下という大幅なコスト削減につながる根本的な新しいアトマイザーの設計を実現しました。

JZHC社の機械工は、Studioシステム™を使ってとてもシンプルなプロセスでワークフローを改善することにも成功しました。

旋盤に重たい工具を手で出し入れするのではなく、オペレーターが工具に取り付けるハンドルを作成し、工程の簡素化、安全性の向上、効率化を実現しました。

03 なぜDesktop Metalなのか?

Studioシステム™の使いやすさとオフィスに優しい設計 ‒ Studioシステム™ は金属ルースパウダーや危険なレーザーを使用しないため作業者は個人保護具を装着する必要がなく、JZHC社にとって魅力的な選択となりました。

Studioシステム™はまた、安全で使いやすいだけでなく、金属3Dプリントの世界に手頃な価格で参入することができるという利点もありました。

レーザーを使用して金属粉末を融着させる他のアディティブ工法では、多額の先行投資(多くの場合、装置や設備に100万ドル以上)が必要なだけでなく、部品製造においても時間がかかり、大がかりな後処理を必要とします。

それに比べてStudioシステ™ムはそのようなセットアップ費用がほとんどかからず、JZHC社のエンジニアの言葉を借りると、単に接続して3Dプリントを開始するだけでよいのです。

そしてそのシステムの汎用性の高さから、エンジニアやデザイナーは当初は想定していなかった技術と設計上のメリットの両方のアプリケーションを見つけることができるようになりました。

私たちの第一の目標は、お客様が安全かつ効率的に操業できるように、環境から廃棄物を排除することです。ですから、私たちは常にお客様により良いサ ービスを提供するための方法を模索しています。

アディティブマニュファクチャリングは、新しい設計のための全く新しい扉を開きます。例えば、特定の部品に内部経路を設計することで、アトマイザーのように燃料と蒸気をより効率的に混合することができます。

Desktop Metalには、その技術に非常に低コストで参入できるシステムがあります。施設を用意するのに実質的なコストがかからないため、基本的にはコンセントを差し込むだけでOKです。

金属3Dプリントは敷居が高いと感じている企業 - アディティブマニュファクチャリングが何の付加価値もなく、未だ何の投資していないような企業は、彼らはすでに遅れをとっていると言えるでしょう。



Jason Harjo
Design Manager, John Zink Hamworthy Combustion

04 評価

JZHC社にとって、Studioシステム™は成功でした - 3Dプリントを活用することで、顧客の用途に合わせたカスタムパーツをこれまで以上にスピーディーに製作できるようになりました。

3Dプリントされた部品は数週間や数ヶ月ではなく、数日で手に取り設置することができるため、顧客にとってはダウンタイムが少なくて済むという利点があります。また、3Dプリントでしか製造できない革新的な設計により、部品コストと燃料費の両方を大幅に削減することができます。

しかし金属部品を3Dプリントするメリットを感じたのは、JZHC社の顧客だけではありませんでした。

レーザーガス用ノズルやツールハンドルのような部品はJZHC社内部のワークフローを改善するために設計・3Dプリントされたものであり、エンジニアが必要としていた通りに機能しています。

そして両パーツの設計は当初ABSで検証されていましたが、最終的には高熱に耐えられるように(レーザーノズルの場合)、もしくは振動に耐えられるように(ツールハンドルの場合)、金属で作成されました。

05 まとめ

Studioシステム™は、JZHC社の設計者やエンジニアにとって有用なツールであることが証明されており、既存の部品の革新的な設計、従来部品の再現、効率性を向上させる製造支援の生産を可能にしています。

アディティブ技術を用いた革新的な設計のアトマイザーは、燃料使用量を120kg/hrから38kg/hrへと大幅に削減し、コスト削減と排出量の削減を両立させています。

また、JZHC社のデザイナーやエンジニアが金属3Dプリントの可能性を探求し続ける中で、新しい部品の試作や新しい製造支援の開発など、このシステムの新たな用途を探求し続けることが期待されています。

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