①「Geomagic Design X」によるモデルの生成　② FARO「EDGE」3D スキャナの設置状況 ③「Geomagic Design X」による作業 ④ 工場内の加工設備　⑤ 手作業による加工作業 リバースエンジニアリングの手法を駆使して「下請け」を脱出上流工程から納品後まで含めた高付加価値な金型請負事業を目指す 限りない加工精度向上のニーズに応えるために リバースエンジニアリングの技術に注目したのは2013年のことです。お得意様から当社へ新しい仕事の引き合いがあり、それが1つのきっかけになりました」。そう語るのは株式会社ダイモールの副社長、大杉謙太氏である。石川県小松市に本社を置くダイモールは、鋳造向け金型の設計・開発を主業とする金型メーカー。自動車や建設機械などの部品金型から加工難度の高い耐熱合金のタービンブレード用金型、さらにはタイ焼き型の金型まで幅広くサポートし、豊富なノウハウと高度な技術には定評がある。近年はタービンブレードの仕上げ加工も任され、難切削材加工でも知られるようになった。大杉氏がいう「リバースエンジニアリング導入のきっかけ」とは、このタービンブレードの加工に関わるものだった。 「火力発電所の発電機のタービンブレードは、高温高圧下で稼働するため特殊な耐熱合金が使われ、加工が困難な鋳造品です。しかも、その波打つ翼のような形状も加工を難しくしており、独特なノウハウが必要です。実はこれが金型作りのノウハウと直結しており、当社では前述した独自の難切削材加工技術とこれを組合せることでタービンブレード加工を可能にしています」。鋳造品には熱による収縮や反り、歪みなどの変形が付き物で、0,1mm未満のバラつきが発生する。それでも通常の金属なら、そのまま仕様に沿って削れば最終的には問題なく製品形状を作りだせる。しかし、切削難度の高い耐熱合金の場合、0,1mm未満のバラつきが切削性に大きな影響を及ぼすのである。 「予想以上に肉厚だったり薄かったりすると加工条件が大きく変わり、切削が非常に難しくなります。特に厚過ぎると工具が負けて破損しかねないし、そうでなくても負荷がかかり過ぎ加工自体が逃げてしまうのです」。当然、修整が必要になるが、すると今度は翼面という捉え所の無い形状が問題になる。ノギスやマイクロメータ等で摘んで測ろうにも、場所により厚みが異なる翼面のどこを測ればよいのか、判断しようがないのだ。 「お客様は当然、後工程のそんな手間は減らしたいわけで。もっと“攻めて” 加工精度を向上させてくれと当社に依頼があったのです。そこで 2013年にまず、より高精度な加工機を導入しましたが、それも十分ではありません。どうすればよいか、悩み、考え続けるなかで着目したのが、ウチには無理だと諦めていたリバースエンジニアリングの手法だったのです」。鋳造したタービンブレードを 3D スキャンして 3D モデルを作成し、理論上のモデルと重ね合わせれば偏差が求められる。その偏差に基づいて補正し、加工していけばよいのではないか──大杉氏はそう考えたのである。さらに従来の金型関連の仕事等でも、リバースエンジニアリングを活用できる可能性が見えてきたことから、導入の機運が急激に高まったのである。こうして2015年、大杉氏の指揮のもとダイモールは「ものづくり補助金」を利用し、FAROの「EDGE」3D スキャナーに 3D システムズのリバースモデリングソフトGeomagic Design X 、3D 検査ソフト等を導入した。「3D スキャナーは FARO の EDGE を、またリバースモデリングソフトは3D Systems の Geomagic DesignX を選びました。3Ｄ スキャナーはいろいろ比較検討し、金型等の形状取得にアーム式が向いていると判断しましたが、Design X については即決で導入を決めました。 実際、DesignX は必要な機能をフルに備えた唯一のリバースエンジニアリング・ソフトで、正直いって他に比べるものがありませんでしたね」。 リバースエンジニアリングで切り開く新フィールド Geomagic Design X は、履歴ベースの CAD 機能と 3D スキャンデータ処理機能を融合したリバースエンジニアリング・ソフト。 3D スキャンしたデータから、汎用的な CAD ソフトと互換性のあるフィーチャー・ベースのソリッドモデルを作れる唯一の選択肢である。 「実は導入時、曲面作成に向いたソフトとして Geomagic Wrap も導入したんですが、実際にはほとんどの案件が Design X で対応できました。インタフェイスなど使い勝手も優れているし、最近はほぼ全て Design X で行っています。Wrap の機能も Design X に統合されてきましたしね」。もちろん当初は戸惑いもあったが、大杉氏はこれをあえて実務へ投入。サポートも積極的に利用しながら約3カ月で修得したという。 「ブレードから通常の工業製品金型、タイ焼きならぬ“ゆるキャラ”焼きまで、3カ月で約5案件に取組み、Design X の多様な機能個々の向き不向きを見極めました。差し迫った実務で使ったからこそ身についたんですよ」。 この3カ月間の運用でもう一つ大きな発見があった。タービンブレード以外の分野へのリバースエンジニアリングの応用法を次々と見出したのだ。たとえば前述の「ゆるキャラ焼き」もその一つ。この案件の発注元は地域の商店街組合などが中心で図面や 3D モデルは用意されていない。多くはぬいぐるみのモック等を設計図代わり依頼される。つまり、形状はあるものの、それを数値化する手段がなかったのだ。 「人形焼きなので1～2mm程度の狂いは問題なく、そのキャラクタの形でありさえすればいいんです。ならばモック自体を 3D スキャンし、Design X で再現してしまうのが一番早い。このやり方で、ゆるキャラ焼き関連の仕事も拡大しています」。 そして、もう一つ。同社の通常の金型製作の分野でもリバースエンジニアリングを生かした新しい仕事が生まれ、成長し始めているのである。 より付加価値の高い金型請負ビジネスを目指して 「鋳物は温度や組成の条件が一定でなく、理論通りの鋳物が量産できるか、やってみなければ分らないことも多々あります。問題は量産してみたら歩留まりが悪いという場合で、鋳造メーカーは当然その金型を修整したがりますが、どうしても修整しきれないケースも多々あるのです」。 たとえば歩留まりの良い金型が老朽化したので、設計図に基づいて作り直したらなぜか歩留まりが悪化してしまう──といったケースがそれだ。設計上は同じなのになぜ歩留まりに差が出るのか？ 従来は原因不明のまま、職人の勘に頼って直していたが、一度で成功するのは稀で、トライアル＆エラーを繰り返し、それでも対応しきれなければ「できない」と諦めるしかなかった。いわば職人の経験値が鋳造の生産性に直結していたのである。 「その話をあるお客様に聞かされて、思いついたのです。もしかして、歩留まりの良い金型と悪い金型両方を 3D スキャンして調べれば、原因を捕まえられるかもしれない、と。そこで“やってみましょうか？”と持ちかけてやってみたら、きれいに原因が突き止められたのです」。設計上は同じでも3D スキャンして調べてみるとやはり差異があった。元になる 2D 図面が不完全だったため、図面解釈の違いで 3D に立上げた時の形状が変化してしまっていたのである。 「図面があてにならないので、最終的にはリバースしたモデルでそのまま金型を再現しました。Design X できちんと作ればリバースしたモデルからでも、ちゃんとした最終製品が作れるんです」。それ以降 “そういう悩み”の解明依頼がどんどん来るようになった、と大杉氏は語る。特にこのお客様に関しては売上が30％も拡大し、リバースエンジニアリングや 3D 評価の案件についてダイモールの独占となった。さらに自動車の板金メーカーなど、従来付合いがなかった他業界の顧客からも声がかかっているという。従来解決できなかった課題をリバースエンジニアリングでクリアすることにより、埋もれていた巨大なニーズが顕在化したのである。 こうした発注の多くは、鋳造メーカーの「どうも上手くいかないので調べてくれ」といった曖昧な依頼から始まる。大杉氏らがリバースエンジニアリングを駆使して調べ上げ、詳細なレポートを提出すると、お客様は “なるほど、ではこう修整しよう”と応えるのだ。今までお客様の外注先の1つに過ぎなかったダイモールが、いまや対等な立場でサポートを提供し、業界の上流工程へ進出し始めたのである。 「こうしてリバースエンジニアリングを駆使してお客様の課題解決を図っていくことで、私たちも業界の上流へ食い込んでいく計画です。金型設計についても、ただ言われた通り作るだけでなく「こうすべきでは」と提案するなどしていきます。最終的には、上流工程から納品後まで含めた付加価値の高い金型請負ビジネスを展開していきたいですね」。 株式会社ダイモール　http://www.dymol.co.jp/ 代表者／代表取締役 大杉忠夫 本社所在地／石川県小松市 創業／1948年　設立／ 1963年　 事業内容／鋳造向け金型の設計・開発、耐熱合金の請負加工 ほか

Artec EVA・Space Spiderでリバースエンジニアリング ! 複雑な形状も正確に取得し、設計効率が大幅向上 警察や報道、ドクターヘリなどその機動力から多様な現場で活躍する「ヘリコプター」。テックストレーキ株式会社は、3Dスキャナー「Artec EVA」、「Artec Space Spider」を用いたリバースエンジニアリングで、航空機の特別装備品の設計、製造を一貫して行うことができるエンジニアリング企業だ。今回はヘリコプターのカスタマイズについて、代表取締役である引地正和氏にお話をうかがった。 「特に警察、救助隊や国土地理院などの公共事業向けのカスタマイズを行っています。ヘリコプターの特別装備品（マウント、ラック、治具等）は一品もので、現物の3Dスキャンは必須です。」 従来の方法では機体曲面を石膏で型取りし、ノギスなどのハンドツールで計測していたため、1部品の製作におよそ1か月かかっていた。戻り作業がある場合、2-3か月かかることもある。 Artec EVA、Space Spider導入後、工数は安定して2週間程度となっており、作業効率が大幅に向上した。また、3Dスキャナ－を導入することにより、正確な形状取得が可能となった。 「従来の工法と比べると精度がmm単位からサブミリ台まで向上しました。そのため、戻り作業が極限まで削減でき、結果的にトータル工数を大幅に短縮できました。また、大物品に関しては、EvaとSpace Spiderのデータを合成することにより、さらに正確性が上がりました。製造工程では、3Dプリンターを組み合わせることでさらに時間を短縮できています。」 また、現場での作業性も大きく改善されたという。「EvaとSpace Spiderは持ち運びの利便性が高く、場所を選ばず、これまで計測が困難であった狭い場所でもスキャンができ、最高にいいパフォーマンスを示しています。」 狭所でのスキャンも可能になった カメラとマウント治具 現在の工程は、Evaで全体をスキャン、詳細部はSpace Spiderを使用して各データの合成を行っている。その全体データをGeomagic DesignXで3DCADデータ化し、Solidworksを使用して、特別装備品の設計を行っている。製造においては切削加工や、最近では金属3Dプリンター、樹脂3Dプリンターで部品を造形している。一品一品手作業で測定していたものが、完全なデジタル化が可能となった。 今後の展望としては、「橋脚などの大型の案件が増えてきており、Artec Rayを導入したいと考えています。RayとEVAのデータ合成をテストしたところ、非常に綺麗なメッシュデータとなり、満足しています。複数のスキャナをArtec Studioで扱える作業性もいいですね。ゆくゆくはRay+EVA+Space Spiderのデータを融合させて活用してみたいです。」 テックストレーキ社は3Dスキャニングサービスやリバースエンジニアリングサービスも行っている。そのスキャニング依頼は航空機関係にとどまらず、自動車関連などの一般製造業、建築、文化財や伝統工芸品のデジタルデータ化まで多岐に渡る。今後もArtec EVA、Space Spiderを活用し、様々なデジタル課題へ挑戦していく。

自社製品を持たないエンジニアリング企業が、自らの技術を試すため 世界最高峰のモーターサイクル最高速度認定競技会へチャレンジ   「Bonneville Motorcycle Speed Trials」（以下BMST）は、AMA（全米モーターサイクル協会）とFIM（国際モーターサイクリズム連盟）が公認する世界最高峰のモーターサイクル最高速度認定競技会である。毎年8 月、米国ユタ州のボンネビル・ソルトフラッツという塩類平原で開催され、世界から約200 チームが参加。数十のカテゴリに分かれて世界最高速の更新を競い合う。――2019 年8 月29 日、このBMST で日本製電動バイクが329km/h の世界最高速記録を樹立した。驚いたことにそれは有名バイクチームやバイクメーカーのマシンではなく、四輪メーカーのものでさえなかった。日本のエンジニアリング企業 モビテックが開発したマシンだったのである。

輸送包装では製品外側をどれだけ正確にトレースできるかが最も重要 Geomagic Design X によるリバースエンジニアリングの活用がカギを握っている   【美しい曲面の意匠を正確に採寸するために】 岩手県一関市に本社を置く株式会社東北ウエノは、輸送包装を専門とするファブレスな提案型エンジニアリング企業である。ひと口に「包装」といっても、消費者のもとへ送り届けるため中身の品質を保持し、その商品効果を高めるための個装が主体となる「消費者包装」と、B to B の輸送を中心に内容を保護し品質保持していく「輸送包装（工業包装）」の2 つがあり、同社は後者である輸送包装のプロフェッショナル集団だ。電子半導体や医療機器、自動車部品等のメーカーをお客様に、その多種多様な部品・製品に最適な物流包装容器を設計・提案。輸送包装における顧客企業のコストダウンや品質向上、さらには循環型社会への推進を支援している。

■プロジェクトの概要 レース界の歴史において、1952 年のインディアナポリス 500 (インディ 500) で、「No. 28 Cummins Diesel Special」が史上最速のラップタイムでポールポジションを獲得したことは今でも数多くのレースファンの中で語り継がれています。 65 年後、「No. 28」は英国のグッドウッド・フェスティバル・オブ・スピードに招待され、何百台ものモダンカーやヘリテージカーとともに伝説的なグッドウッド・ヒルクライムに参加しました。「No. 28」を整備中に、Cummins 社のエンジニアは、ウォーターポンプがひどく腐食していて、イベントで最後まで走り切れない可能性があることが分かり、このイベントに参加するには早急に新しいウォーターポンプが必要でした。 オリジナルのウォーターポンプは、「No. 28」専用として独自設計されていたためスペアの量産パーツは存在していませんでしたが、数週間以内に「No. 28」を輸送する必要がありました。10 週間の概算リードタイムを考えると、従来の砂鋳造法で代替部品を製造することは現実的ではないためCummins 社のエンジニアは、金属 3D プリンタを使用したリバースエンジニアリングとアディティブマニュファクチャリング によるポンプ製造にチャレンジしました。Geomagicソリューションによって、新しいポンプはたった 3 日間で 復元され、プロセス全体の所要日数も 10 日間ではなく 5 日間で実現しました。

トルコにいるArtecのゴールドパートナー、高精度でポータブルな大型オブジェクト向け3Dスキャナとして定評のあるArtec Evaで作成した3Dモデルから加工した新品部品とTeknodizaynは建設機械の老朽化した部品を交換するプロジェクトを成功させました。 このプロジェクトは世界的に有名な建設機械のスペア部品メーカーであるAssan ASPから委託されたものでした。 これまで、Assan ASPはこれらの部品の寸法測定と作図に数週間かかっていました。 さらに、一部の部品は従来の方法では正確に測定するのがかなり困難でした。 Teknodizaynによる実演を目の当たりにしたAssan ASPの幹部は、このようなプロジェクトでは、Artec 3DスキャニングソリューションとGeomagicのリバースエンジニアリング用ソフトウェアを使用することで作業が素早く簡単になることわかりました。 今回のタスクは、建設機械の独立した2つの部品（けん引棒とヨークのアセンブリおよびサークルアセンブリ）を将来使用するために作成しておくというものでした。 今回のタスクは、建設機械の独立した2つの部品（けん引棒とヨークのアセンブリおよびサークルアセンブリ）を将来使用するために作成しておくというものでした。部品は、3Dスキャン中に得たデータから、正確に製造し、同じ種類の建設機械にピッタリと当てはめることができなければなりません。 「Artec 3D製スキャナは、撮影条件が悪い場所で大型部品をスキャン撮影をしなければならないような状況にもってこいの商品です。今回のプロジェクトはまさしくそんな条件のものでした。」と、Teknodizaynのセールス＆テクニカル・サポート・マネージャーであるアリ・キャン・ボイサン氏は言います。 ボイサン氏は、専用の安全装具を着用しながら製造工場でスキャンを撮らなければなりませんでした。撮影現場は近くに電源がない場所だったため、Artec EvaスキャナにArtecバッテリーパックを取り付けて撮影に臨みました。 アリ・キャン・ボイサン氏がArtec Evaでけん引棒とヨークのアセンブリをスキャンしている様子。 「Artecのバッテリーパックを使用することで自由に動き回ることができたのがとても助かりました。部品の周りを何の制限もなく動くことができました。」と、ボイサン氏。 部品にはいくつかの光沢のある金属表面があったため、光沢を抑えるスプレーをしてからスキャンしました。 「部品がかなり大型となる今回のようなプロジェクトでは、Artec Evaが最適です。また、高い精度が求められましたが、Artec Evaはこれに見事に応えています。しかも、約3メートルという大型部品にも関わらず、素早く簡単にスキャンすることができました。」 Artec Evaでサークルアセンブリをスキャンする様子。 各部品を（上から下まで）詳細にスキャンするのに30～40分かかりました。 「スキャンセッションはあっという間に終わりました。」と、ボイサン氏。「このような精度かつスピードで、あのような大型部品を測定できるスキャナは他にありません。」 ボイサン氏はスキャンが終わると、データをTeknodizayn社内にあるコンピューターに転送しました。Artec Studio 11 3Dイメージング用ソフトウェアを使って各部品を後処理するのに、約4～5時間かかりました。部品を上下、さまざまな角度からスキャンしたことにより膨大なスキャンデータとなりました。 ARTEC Studio 11を使ったけん引棒とヨークのアセンブリの.stlモデル。 データは手動で処理しました。まず、スキャンデータで不要な部分を削除し、その後、操作が素早くシンプルな、「ポイント・トゥ・ポイント位置合わせアルゴリズム」を使って位置合わせを行いました。「テクスチャと形状データを用いたグローバルレジストレーション」を適用し、密度の高い正確なポイントクラウドが出来上がりました。これをメッシュ化しました。次に、「シャープメッシュ化」機能を使い、最高の解像度で、そのままリバースエンジニアリングに使える.stlメッシュ化モデルを作成しました。 ARTEC Studio 11を使ったサークルアセンブリの.stlモデル。 完成したファイルはGeomagic Design Xリバースエンジニアリング用ソフトウェアにエクスポートしました。「これは間違いなく、競合製品の中でも最高、最速、最もシンプルなプログラムです。当社のリバースエンジニアリング担当者は、まず、部品を自動配置してから、座標面に合わせて位置合わせしました。次に、パラメータを使い、特徴あるパーツごとに正確にソリッドモデルを描きました。各部品に7～8時間かけて作業し完成したソリッドモデルは、そのまま製造工程で使用することができる状態でした。」と、ボイサン氏。 Geomagic Design Xで表示されるけん引棒とヨークのアセンブリ。 Geomagic Design Xで表示されるサークルアセンブリ。 製造された部品は、求められる精度を見事に満たしていました。これを使用中の建設機械に取り付け、試運転した所、動作は完璧でした。Assan ASPは提出された結果に感銘を受け、これまでのワークフローを改善し、今後の研究開発に役立つ技術を使用するため、Artec Eva、Space Spider、Geomagic for SOLIDWORKS CADのセット商品を購入しました。