次世代製造ワークフローの内側：River City Metal FabricationがArtec Leoを活用した現場計測の事例

重工業において、精度はどの分野よりも重要です。そしてその精度を実現するには、相応の努力が必要です。製鉄所や製油所などの施設では、ダクトシステム、シュート、ホッパー、フィーダービンは現場での改造、修理、その場しのぎの修繕によって、長い年月をかけて変化していきます。その結果、インフラは元の図面とほとんど一致しない状態になってしまいます。これらの部品の交換や改造を担う製造業者にとって、こうした不一致はコストと時間のかかるエラーにつながります。

基準を高め続けるために

これはまさに、ルイジアナ州バトンルージュに拠点を置くファミリー経営の製造会社、River City Metal Fabricationが直面していた課題でした。スタッフの合計経験年数は100年以上に及び、同社はその実績をもとに高い評価を築いてきました。商業・工業クライアントに高品質な金属加工を提供することで知られる同社にとって、実際の現場状況を反映した正確な現地計測は不可欠でした。

同社の副社長であるキャンディス・フォーブス（Candace Forbes）氏は、より積極的なリーダーシップの役割を担い始めた際に、この問題を直接経験しました。フォーブス氏のチームはNucorが運営する近隣の製鉄所をはじめ、複雑な工業プラント内の交換用ダクトや構造用金属部品の製作を数多く手がけていました。

「ダクトやシュートは何度も現場でカットされていました」とフォーブス氏は説明します。「基本的にめちゃくちゃな状態で、正確な寸法を取ることができませんでした」

3Dスキャンを導入する前、チームは従来の計測方法に完全に頼っていました。シンプルなプロジェクトではその方法でも対応できましたが、腐食、不規則な改造、隠れた部分が絡む複雑なシステムには対応できませんでした。目視による推定、手書きメモ、巻き尺といった従来の計測方法では精度が不十分で、工場で製作した部品が現場で取り付ける際に手直しを余儀なくされることがありました。

この気づきをきっかけに、フォーブス氏は3Dスキャンの調査を始めたのでした。

課題に応えるデバイスの登場

フォーブス氏は約1年かけて3Dスキャン技術を調査しました。デジタルエンジニアリングではなく製造の現場出身である彼女は、実用的な観点からこのプロセスを見ていました。過酷な工業環境でも確実に機能するスキャナを必要としていました。クリーンな実験室環境とは異なり、製鉄所は埃っぽく、暑く、大型機械が立ち並び、狭い場所や高所での作業も多くあります。

調査の過程でフォーブス氏は、ターゲットやノートパソコン、スキャン開始前のセットアップ作業が必要なシステムを含む、さまざまなハンドヘルド型スキャナを評価しました。営業担当者がNucorのサイトを訪れてデモを行いましたが、そのデモはすぐに大きな問題を浮き彫りにしました。それはまさにフォーブス氏が避けたいと思っていた点でした。

セットアップだけで約45分かかり、稼働中の工業施設ではとても現実的ではありませんでした。そのような状況でチームに必要だったのは、現場で素早く、持ち運びやすく、簡単に操作できるスキャナでした。そこに登場したのが、オンボード処理と内蔵タッチスクリーンを備えた完全ワイヤレスの3DスキャナArtec Leoです。

画像提供：Candace Forbes

このスキャナのテザーレス設計は、フォーブス氏が特定していた問題のほとんどを解決してくれました。外部マーカーやターゲットが不要なため、手の届きにくい場所に参照ステッカーを貼る必要がないのです。
データを内部に保存でき、バッテリー駆動のため、余分な機器やケーブルを気にすることなくプラント内のどこでも使用できます。

フォーブス氏はArtec 3DのアメリカのアンバサダーであるDigitize Designsを通じてLeoを購入しました。ボー・ヘルムリッチ（Bo Helmrich）氏との連携により、チームは適切な判断を下し、新しい技術を導入することができました。その選択は大きな転換点となりました。

「私がArtec 3D社製スキャナを購入したのは、アメリカ最大の鉄鋼メーカーであるNucor Steelのプロジェクトをサポートするためでした」とフォーブス氏は語ります。「このスキャナのおかげで、漏れの検出、材料の摩耗確認、複雑な形状のキャプチャ、寸法の検証、製造ワークフローの効率化が可能になり、Nucorに対して正確で信頼性の高い、効率的なサービスを提供できています」

現場での活用

River City Metal Fabricationでは、スキャンは現場で直接行われます。フォーブス氏は通常、Artec Leoを持って工場に出向き、交換または改造が必要な設備をキャプチャします。ほとんどのプロジェクトでは、ダクト、シュート、ホッパー、フィーダービン、フランジなど、複雑な部品のデジタル化が行われます。これらの構造物はすべて、従来の方法で正確に計測するのが難しいものです。

Leoを使う場合、フォーブス氏はスキャナの電源を入れるだけで、まるで動画を撮影するように対象物のジオメトリのキャプチャを開始できます。その大きな利点の1つはスピードです。Leoはタッチスクリーンにリアルタイムでフィードバックを表示し、スキャン品質を確認しながら適切な距離を保つことができます。

左右対称の部品であれば、全体をスキャンする必要もありません。このアプローチでは、現場でのスキャン時間を短縮しながらも、製造に必要な高精度なデータを得ることができます。この手法により、製造に必要な超高精度データを取得しながら、現場でのスキャン時間を短縮できます。

画像提供：Candace Forbes

LeoはNucorの製鉄所で幅広く活用されており、フォーブス氏は個々のフランジから大型の工業用ダクトの区画まで、あらゆるものをスキャンしています。あるプロジェクトでは、施設の複数フロアにわたって全長約400フィート（122メートル）にも及ぶ巨大なシュートシステムをスキャンしました。「この時はフロアごとにスキャンをしました。6階層でした」とフォーブス氏は語ります。「そしてその後、それらすべてを組み合わせました」このような複雑な工業環境にもかかわらず、スキャナのパフォーマンスは非常に安定していて信頼性の高いものでした。

処理から製造へ

必要なデータをすべて取得したら、ワークフローの次の段階に移ります。フォーブス氏はArtec Studioで初期処理を行い、スキャンのクリーンアップ、位置合わせ、メッシュの生成を実施します。

複数階層のシュートシステムのような大規模プロジェクトでは、複数のスキャンセクションを統合して完全な3Dモデルを作成します。幸いなことに、Artec Studioは大規模なデータセットも難なく処理できます。

Artec Studioでの処理が完了すると、ファイルはエクスポートされ、River CityのCADエンジニアと共有されます。データセットが大きい場合、チームはShareFileを使用して現場からオフィスにデータを転送することもあります。プロジェクトによって、その後のワークフローはGeomagicまたはSolidWorksで続きます。

Geomagicは主にリバースエンジニアリングに使用され、スキャンデータを使用可能なサーフェスと参照ジオメトリに変換します。完成したデジタルツインはSolidWorksにインポートされ、製造に対応した設計が作成されます。これらのツール間の連携がスムーズに機能するため、3Dモデルが完成すれば、River Cityの製造チームは部品が現場で正確に取り付けられることを確信した上で製造に臨めます。

精度の向上、納期の短縮

River City Metal Fabricationにとって、3Dスキャンの導入はプロジェクトの進め方を変えました。おおよその計測値に頼り、現場に何度も足を運ぶ代わりに、チームは既存設備の正確なデジタルツインをもとに作業を進めます。導入したワークフローにより、納期の短縮とチーム間の連携強化が実現し、製造、手直し、取り付けにおける精度の問題は最小限に抑えられています。

しかしフォーブス氏にとって、メリットは効率化だけにとどまりません。彼女はこのワークフロー全体に深いやりがいを感じています。製造現場で働きながら、元の設備のスキャンから交換品の設計、部品の製造、そして完成した取り付けの確認まで、プロジェクトのライフサイクル全体を目の当たりにできるからです。

その違いは顧客にも伝わっています。高い信頼性と精度により、River Cityの仕事は最も要求の厳しい工業分野のクライアントに強い印象を残しています。「Nucorの方々は素晴らしいパートナーです」とフォーブス氏は語ります。「彼らは私が質の高い仕事をしてくれると信じてくれていて、その信頼が私をさらに高いレベルを目指す原動力になっています。この業界で女性として働くことは困難な場合もありますが、先入観ではなく能力を評価してくれるチームと働くことは、大きな違いを生み出します」

次の章を切り拓く女性

フォーブス氏のリーダーシップのもと、River City Metal Fabricationは、最も過酷な工業環境においても、正しい判断と新鮮な視点が業界全体を前進させることを証明しています。女性リーダーがいまだ少ないこの分野で、フォーブス氏の存在は際立っています。家族経営の会社における技術革新を先導し、強い意志と適切な技術が現代の金属加工の可能性を広げることを証明したフォーブス氏は、この業界に新たな道を切り拓いています。