ロープ不要の外壁清掃へ：WCBロボティクスがEOSのSLSで外壁清掃をスマート化を実現

高層ビルのガラス清掃は今もなお、多くの現場で作業員がロープにぶら下がって行われています。危険を伴い、時間とコストがかかるうえ、天候に左右される作業です。WCB Roboticsは、こうした課題を解決するために、「E.L.M.O.」を開発しました。「E.L.M.O.」はバッテリー駆動のロープ不要な外壁清掃ロボットで人の手に近い品質で外壁を登り、清掃を行います。1回の清掃で使用する水はわずか約1リットルです。重量16kg未満と軽量で、最大100km/hの強風下でも安定して稼働するように設計されています。今なお高層ビルの約99%で人手に頼っている外壁清掃という作業に対して、「E.L.M.O.」は一貫した品質と安全性をもたらします。

その飛躍を実現するため、WCB Roboticsは厳しい公差を満たし、高温・湿度・紫外線といった過酷な環境にも耐えながら、システム全体の軽量化を可能にする量産対応部品が必要でした。しかも、対象となる部品点数は500点以上にのぼります。従来の機械加工やコンシューマー向け３Dプリンティングでは、こうした要求に対応することができませんでした。EOSの選択的レーザー焼結（SLS）技術とPA2200の組み合わせにより、設計の自由度、耐久性、そして高い再現性を確保。チームは試作段階から、堅牢で現場投入可能な製品へとスムーズに移行することができました。

課題

設計が進化するにつれ、WCB Roboticsの部品は旋盤加工やCNC加工、アクリル板加工といった従来工法の制約を超えるものになっていきました。複雑な内部流路、AIによって最適化された有機的な形状、そしてますます厳しくなる公差要件により、機械加工は時間とコストがかかるだけでなく、多くの場合、実現そのものが困難になっていったのです。FDMやSLA(光造形)による試作も検討されましたが、公差のばらつき、耐クリープ特性や耐熱性の不足、耐久性への懸念、さらに作業負担の高いサポート構造の除去工程による部品損傷や生産性低下といった課題が明らかになりました。チームが求めていたのは、造形後の追加工程を最小限に抑え、そのまま製品として使用できる量産対応部品でした。加えて、世界各地で稼働するロボットに求められる、軽量でありながら高い剛性を備え、55℃・湿度99%の高温多湿環境から乾燥した極寒の冬季環境まで耐えうる環境耐性を持ちながらも、コストやリードタイムを過度に増やさないことが条件でした。

EOS SLSへの切り替えは、製品の性能だけでなく、開発・事業の進め方そのものを大きく変えました。技術面では、500点以上にのぼる多様な部品において安定した寸法管理を実現するとともに、機械加工では不可能だった内部流路の統合や、過酷な気候条件にも耐えながらシステムの軽量化を両立する高耐久樹脂部品の製造を可能にしました。一方、運用面では、サポート除去作業を不要とし、不良品の削減や試作・改良サイクルの短縮を実現。その結果、市場投入までの期間が短縮され、清掃品質を維持しながら75dBという静音性を備えた、実運用可能な製品の開発を可能にしています。

WCB Roboticsの清掃ロボット「E.L.M.O.」は、3Dプリンター製のポンプ、水タンク、スクイージー、駆動システム、カバーにより、現在安定して稼働しています。製造は市場のニーズに基づき容易に規模拡大が可能です。需要に応じた生産により倉庫コストや過剰在庫リスクが最小化されるため、運用リスクも低減されます。

「EOSのSLSはロボットを実現しただけでなく、ビジネスの拡張性を高めました。素早く改善重ね、安定した品質で生産を行い、自信を持って出荷しています。」
ウジャワル・アガルワル、WCB Robotics 創業者

SLSへの移行後、ロボットの複雑性が大幅に増加したため、従来手法との同等比較試験は不可能となった。しかし実際には、現行部品の多くは当初から目標重量での機械加工が不可能であった。特定の部品では、WCBが機械加工と比較して最大5倍のコスト差を確認しており、これが少量生産かつ高複雑性生産においてSLSが唯一の現実的な選択肢である理由を裏付けている。