- 「エコデザイン」の効果を最大限発揮できるか不安･･･
- 「エコデザイン」の効果を最大限発揮させるための技術的課題が分からない？
- 「エコデザイン」の効果を最大限発揮させるための技術的課題の解決策を教えて！
環境負荷、エネルギー消費、使用する資源を最小限とし、要求される機能を有する製品をユーザーに提供するための手段として、「エコデザイン」が提唱されています。「エコデザイン」とは、原材料の採取から生産、使用、リサイクル、最終処分までのライフサイクルのすべての段階で環境効率を飛躍的に高めようとする設計・生産技術です。
私は機械技術者として25年以上働いており技術士一次試験にも合格しており、「エコデザイン」により環境効率を飛躍的に高めることは非常に重要であると考えます。
そこでこの記事では、機械技術者の初心者でも分かりやすいようここでは「エコデザイン」の効果を最大限発揮させるための技術的課題とその解決策について解説します。
この記事を参考にして、「エコデザイン」の効果を最大限発揮させるための技術的課題と解決策が理解できれば、技術士二次試験に合格できるはずです。
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1.エコデザインを実現するために有望と考える技術
近年は、製造装置、原材料、ソフトウエア等の3Dプリンティングの各種構成要素がそれぞれ進化し、比較的容易であったプラスチックだけでなく、より難易度が高い金属に関しても適用可能性が広がっている。3Dプリンター（以下、3DPと呼ぶ）は製造業の現場において次の２つの面からCO2削減を果たすことができるためエコデザインを実現するために有望と考える。
- ①製造現場の効率化によりエネルギー消費量を削減する。製造現場におけるCO2削減では、材料消費量をおさえるだけではなく、製造にかかるリードタイムを一気に圧縮することから、これまで使用されてきたエネルギーも相当数削減できる。
- ②3DPで作られるパーツ性能の向上からCO2削減ができることである。従来の製法と比べて3DPで製造した方が、パーツの耐久性も向上すると同時に、軽量化を達成することができるためである。
2.技術的課題とその解決策
2.1 技術的課題
3DPを工業製品に応用するには金属3DPの高性能化が必要であるが、本格的に工業製品に応用するには次の課題を有している。
- 生産速度が遅い
- 造形サイズが小さい
- オーバーハング問題
特にユーザー側の課題として、レーザーや電子ビームなど高温の熱源を使用するため、「熱反りによる造形物の変形」が生じることがある。求める形状を造形するためには試行錯誤がどうしても発生するため、経験によるノウハウの構築が必要となることである。
2.2 解決策
造形品質に関する課題を解決する上でまず重要なのは造形不具合に対してどの要因が影響を及ぼしているのかを把握することである。造形不具合にはどういった要因が考えられるのかを次に列挙する。
- 熱に起因する課題
- 構造に起因する課題
熱に起因するものとして、反りや残留応力、メルトプールによるボイドの発生がある。一方、構造に起因するものとして、不適切なサポート材形状による変形や破損である。これらの因果関係についてデータを蓄積し、人工知能（AI）を用いてデータを解析し、最適な熱、構造を推測することで人間による試行錯誤的な作業をなくし、かつ最適化を図ることができる。
3.技術提案がもたらす効果と社会的リスク
3.1 技術提案がもたらす効果
3DP普及が促進することで次の効果が期待できる。
- ①複雑な形状の製造が技術的に可能になり、複雑性やロット数が増加してもコストは変わらないため費用対効果が高い。
- ②使用場所、またはその近くで生産できるようになるため、生産の柔軟性が高くなる。
- ③生産工程では、材料を取り除いていくのではなく足していくので、廃棄物を最小限に抑えられる。
3.2 社会的リスク
次の社会的リスクが考えられる。
- ①3DPの活用により製造業の溶接、機械加工、組立て作業の工程が大幅に削減される一方で、現在のJISや社内基準等が適用できないケースがあり新しい基準が必要になるである。このため基準の整備を行う必要がある。
- ②3DPは、知的財産権侵害と違法物を製造を容易にする可能性がある。前者は、「知的財産」（知的財産基本法 2 条 1 項参照）と肖像権やプライバシー権をも含む広範な権利侵害が想定され、より具体的には、間接侵害の問題がある。このため法律や制度の整備が必要になる。
4.まとめ
以上
最後まで読んで頂きありがとうございます。
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