SoftGripping、食品業界向けのアディティブ製造グリッパーベースに空圧技術を統合

SoftGripping GmbH | 導入事例

50 %

製造コストの削減

他の製造手法と比較して、製造コストが50％低減

+4ではなく1

グリッパー1つあたりの構成部品数

グリッパー1つあたり4つ以上のコンポーネントの代わりに1つ。一体型のエアチャネルにより、追加のシールやコネクタが不要になります

70 %

開発期間の短縮

開発期間が12週間から3週間に短縮され、70％短縮された

食品・包装業界において、適切な把持ソリューションの選定は、製品の品質、プロセスの信頼性、および設備の稼働率を確保するための重要な要素となります。食品は、形状やサイズに自然なばらつきがあることが多く、自動化された搬送プロセスにとって課題となっています。これは特に、野菜や鶏肉部位などの製品において顕著であり、これらの製品は損傷を与えることなく、確実に搬送されなければなりません。

同時に、グリッパーシステムは、生産速度を落とすことなく、高いサイクルレート、厳しい衛生要件、そして変化する製品の形状に対応しなければなりません。ハノーバーに拠点を置くSoftGripping GmbHは、まさにこうした課題の解決を専門としています。同社は、適応型シリコンフィンガーとモジュラー式グリッパーシステム、衛生設計の原則、および空圧機能を組み合わせることで、食品・包装業界における厳しい要件を満たすアプリケーションを実現しています。その製品ラインナップに加え、用途に特化したグリッパーのエンジニアリングサポートや、ロボット自動化向けの完全なエンド・オブ・アーム・ツーリング（EOAT）ソリューションも提供しています。

SoftGripping社は、新しい空圧式グリッパーベースの開発にあたり、EOS PA 2200を用いた産業用積層造形技術を活用しました。その目的は、シリコン製の指を支えつつ、空圧式の空気分配機構を部品に直接組み込んだコンパクトなベース部品を製作することでした。この機能を信頼性が高く、かつコスト効率の良い方法で実現することが、このプロジェクトにおける中心的な技術的課題となりました。

課題

1つのコンポーネントに空気圧機能と空気分配機能を統合

最大の課題は、グリッパーのベースそのものの設計にありました。外部部品や組み立て後のコネクタの使用を削減するため、空気の配管経路をベース部品に直接組み込む必要がありました。目標は、部品点数を減らし、組み立ての手間を軽減し、漏れの発生箇所を最小限に抑えた、機能的に統合された設計を実現することでした。

従来の切削加工では、この機能統合型コンセプトを単一の部品として実現することはできませんでした。その代わりに、各グリッパー指用の個別の部品に加え、追加のコネクタ、シール、空圧部品からなる多部品アセンブリが必要となっていたでしょう。接合部が増えるごとに設計の複雑さが増し、漏れの発生リスクも高まります。衛生面が重視される空圧用途においては、こうした接合部を最小限に抑えることが明らかな利点となります。

初期の設計および適合性の検証のために、SoftGripping社はFDM（溶融積層造形）を用いてプロトタイプを製作しました。これらのプロトタイプは開発段階での迅速な設計の反復を可能にしましたが、最終的な量産部品に求められる気密性や長期的な安定性を確保することはできませんでした。そのため、SoftGripping社は、単一の部品内に複雑な内部空気流路を統合し、信頼性の高い空気圧機能を提供するとともに、厳しい要件が課される食品業界の用途の要件を満たすことのできる製造ソリューションを必要としていました。

ソリューション

産業用積層造形による機能的統合

SoftGripping社は、反復的なエンジニアリング手法を採用し、形状、空気圧システム、機能性を段階的に最適化していき、最終的に量産可能な設計に到達しました。初期の試験では、柔軟な試験環境を活用して把持距離、接触点、形状の検証に重点を置き、グリッパーベースの具体的な要件を定義しました。

SoftGripping社は、最終的なグリッパーベースの素材として、ポリアミド12（PA12）をベースとした「PA 2200」を採用しました。この素材は、機械的性能と耐久性のバランスに優れており、堅牢な空圧式グリッパーの用途に特に適しています。

最後の部品は、専門の製造パートナーがEOS社のシステムを用いて、選択的レーザー焼結（SLS）技術により製造しています。SLS技術により、空気配管を基部部品自体に直接組み込むことが可能になりました。その結果、別途のコネクタやシールを用意する必要がなくなり、それに伴う組み立て作業も大幅に削減されました。

その結果、空気の分配、構造的機能、およびシリコン製フィンガーとのインターフェースを、単一の積層造形部品の中に統合した堅牢なグリッパーベースが実現しました。同時に、積層造形技術は、複雑で高度にカスタマイズされたグリッパーソリューションを経済的に実現するために必要な設計の自由度を提供します。

「EOS技術のおかげで、従来の製造方法では実現できなかったグリッパーベースを作り出すことができました。設計の柔軟性、複雑な内部エア流路、そして気密性を兼ね備えていることは、当社のカスタマイズソリューションにとって大きな強みとなっています。」
SoftGripping GmbH 最高技術責任者（CTO）アレクセイ・ステパニュク

結果

実用的なグリッパーソリューションへの近道

この新しいグリッパーベースにより、開発および製造の工数が大幅に削減されると同時に、用途に応じたバリエーションに対する柔軟性が高まりました。開発期間は12週間からわずか3週間へと、約70％短縮されました。

他の製造手法と比較して、製造コストを50％削減しました。その主な要因は、空圧機能を部品に直接組み込むことで、部品の集約を実現したことでした。グリッパーのベース部は必要なインターフェースが少なくて済むため、設計の複雑さ、組み立ての手間、および潜在的な漏れ発生箇所が減少しました。

PA 2200および化学的平滑処理を施した表面は、衛生管理が重要な食品業界向けの用途に適した設計となっています。SLS部品に対する的確な後処理により、密閉性が高く滑らかな表面が形成され、洗浄が容易になります。同時に、EOSのソリューションにより、複雑でカスタマイズされたグリッパー形状をコスト効率良く製造することが可能になります。

このアプリケーションは、SLSが機能的な最終用途部品や工業用の小ロット生産にどのように活用できるかを実証しています。SoftGrippingにおいては、完全デジタル化された開発・製造ワークフローを実現し、その可能性は顧客ごとの単発プロジェクトから標準製品の量産に至るまで多岐にわたります。これにより、新しいグリッパーソリューションをより迅速かつ経済的に試験、調整、導入することが可能になります。