GEの計画は高性能な3Dプリンターが多数必要になる。従来の機械加工品に代わる製品を3Dプリンターで作り出すためには、従来品よりも、コスト、リードタイム、性能、耐久性等すべてにおいて優れている必要がある。
そのため燃料ノズルを3Dプリンターで製造するためには金属粉末をレーザーで加熱し噴霧するといった作業を約3000回繰り返して積層していくという作業が必要になる。
このためには3Dプリンター自体にも精密で正確な精度が必要になる。この生産体制に切り替えた場合は従来の製造工程によって作られた燃料ノズルよりもはるかに計量で、耐久性に優れ、製造に関する人的資源と時間、コストの節約になると考えられている。
人的資源、時間、コストの節約は削減された分を異なる分野に振り向けることができる。
新しく従来品よりも機能性に優れたパーツの研究開発などに振り向けることができる。そうすることで、従来のパーツでは達成できなかったデザインを可能にし、より機能性を高めた製品が作られることになる。
実際にGEが見積もっている機能性の向上は、耐久性の面において、従来の製造方法よりも5年間長持ちし、軽量化を果たすことが可能だとしている。
計画として2016年までに3Dプリントによる生産ラインを稼働させることにあるが、当初はボーイング747とエアバスA320neoの燃料ノズルの製造から開始するとのことだ。
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Q：ACモーターとDCモーターは、どう違いますか？
A：ACモーターとDCモーターは、駆動用の電源が異なります。また、回転原理も異なります。
ACは交流のことで、商用電源（家庭用の100V）や工場用の高圧電源により動作します。
DCは直流のことで、バッテリーなどにより動作します。
DCモーターは、交流電源を直流に変換することでも使用可能です。
また、現在はインバータの使用により、バッテリーでACモーターを駆動させることも可能になっています。
Q：サーボ・モーターと一般モーターの違いは？
A：サーボ・モーターは、一般のモーターと比べて、制御の点で違いがあります。
サーボは「追従」の意味で、サーボ・モーターは、回転数（＝速度）の制御、停止位置（＝角度）の制御をするためのモーターです。
回転数や回転位置を検出するためのセンサーを内蔵しているものが多く、一般的には、制御基板と組み合わせて使用されます。
Q：モーターの選定には、どのような諸元が必要ですか？
A：色々な仕様値が必要になりますが、最低限度として、電源の電圧値と回転数、所要トルク（または所要出力）の3つが必要でしょう。
他に、使用時間（動作・休止）、周囲温度、周囲環境などもわかれば、選定に有利となります。
Q：トルクとは、何ですか？
A：トルクとは、回転軸の芯を中心とした回転力のことです。一般的には、回転の中心から一定距離の作用点に発生する力により測定します。
例えば、中心から1[cm]離れた作用点で、1[kgf]の力を発生させるモーターは、1[kgf･cm]のトルクを発生させるモーターということになります。
Q：モーターの出力は、どのように求めますか？
A：出力は、トルクと回転数の積です。単位により係数が異なりますが、例えば、トルクが5[kgf･cm]で、回転数が1,000[rpm]の状態での出力は、5×1,000×0.01027(係数)＝51[W]と求められます。
Q：時間定格とは、何ですか？
A：モーターを連続して使用できる時間です。各モーターで、それぞれ時間定格が決まっています（特にDCモーター）。
温度上昇値によって定められている場合が多いので、15分定格のモーターを使用する場合、15分使用後、温度が使用前の水準に戻ってから、再度、15分使用できることになります。
温度が下がる前に使用すれば、焼損してしまう可能性もあります。使用条件については、ご購入前にご相談ください。
Q：モーターの絶縁は、ACモーターと違いますか？
A：一般のDCモーターは、回転子への電力供給用のブラシを内蔵しています。
このブラシは、使用に応じて磨耗していきます。磨耗粉が内部に堆積することにより、絶縁は劣化していきます。
定期的なメンテナンスの実施により、絶縁レベルは安全に保持されますが、メンテナンスなしの場合、絶縁劣化に注意する必要があります。
Q：モーターの寿命は、どの程度でしょうか？
A：DCモーターの場合、前項記述のとおりブラシの磨耗による使用限界があります。
機種により寿命は異なりますので、ご検討の際はお問い合わせください。
ACモーターは、周囲環境に特異性がなければ、軸受の寿命に近似します。
Q：モーターに、有害物質は使用されていますか？
A：鉛（配線部分）、6価クロム（ボルト、軸受部分の鍍金）、キシレン（塗装部分）などが使用されていますが、有害物質を含まない代替部品への変更を進めています。
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ロボットシステムを構築する時に誰に頼めばいいのでしょうか？
ロボットメーカーに依頼をしても、直接、ロボットシステムを構築は通常してくれません。
実際にロボットシステムを構築する役割をもっているのが、ロボットシステムインテグレーター（SIer）になります。
ロボットシステムインテグレータとは、ロボットシステム導入の提案から設計、構築等を行う事業者です。対応できるシステムを構築の内容に関してはシステムインテグレーターによってさまざまです。
製造現場で実際に稼働させ成果を挙げるためには、いくつかの注意したい点があります。
①ロボットを導入したい現場に合ったロボットを選ぶ必要がある
②作業に必要なハンドや追加装置（センサーや画像処理システムなど）をロボット本体と組み合わせる必要がある
③そのために製造ラインから見直す必要がある
④人の安全を確保する必要がある etc.
つまり、お客様ごとの課題を見える化して、最適な協働ロボットシステムを設計。導入、運用までをサポートする。それが私たちロボットSIerの最大の役割なのです。
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これまでの試作品や治具の製作には、一般的に切削工法が用いられることが多かったのですが、1点あたりにかかるコストが高いなどの理由から、3Dプリンターが普及し始めました。
ここでは、3Dプリンターに用いられる3Dプリント（積層法）と従来工法の切削加工との違いを詳しくご説明します。
3Dプリント（積層法）とは
3Dプリント（積層法）とは、3DCADデータをもとにスライスされた2次元の層を一層ずつ重ねていくことで、立体物を造形する加工方法のことです。
立体物の余分な部分を削ったり切ったりして完成品の形に近づけていくのではなく、3Dプリンターで立体物を造形した時点ですでに完成品の形をしているのが積層法である、とお伝えするとわかりやすいかもしれません。
例えば球体を造形する際、3Dプリンターにデータを流し込んで造形を始めれば、初回の造形でデータ通りの球体ができあがります。そこに後追いで手を加える必要はありません。
切削加工とは
一方、切削加工とは、さまざまな工具を使って物体を切り削り、目的の形に削り出していく方法です。
大きめの材料から不要な部分を取り除く手法で、「除去加工」とも呼ばれています。
手間はかかりますが非常に高い精度を誇っており、実際の製品と同じ材料で試作をしたり、最終製品のパーツを製作したりする際に利用されることが多いです。
ただし、後述しますが、複雑な造形には向いていません。
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近年、世界のモータの年間生産台数は約100億台で、その消費電力は世界の電力消費量全体の約50%を占めると言われています。とてつもない数に聞こえますが、PCにはハードディスクや光学ドライブに冷却ファンがあり、洗濯機、冷蔵庫、エアコン、ハイブリッド車など、身の回りにあるものに使われているモータを数えてみれば納得のいく数だと思います。また、環境問題対策の一例として、欧米を中心に自動車の電動化が明示されており、モータの需要は強い増加傾向にあります。
一方、世界的なエネルギー問題に関連して厳しい省エネ規制が設けられ、当然ながらモータを使った機器の省エネ対応は重要課題です。モータ自体の省エネ化はもちろん、効率の高いモータ駆動や制御方法も非常に重要になります。
前述したように、モータは様々な分野で多様なアプリケーションで使用されています。したがって、モータには多くの種類があり、モータのドライブ（駆動）方法や制御方法も多様です。Tech Web Motor基礎知識「モータドライブ」では、モータの基礎と、様々なモータのドライブ方法を解説して行きます。
最初に、近年のモータドライバに求められる4つのポイントについて記します。このコーナーでは、これらを念頭に実際のモータドライブの話を進めて行きたいと思います。
モータドライバに求められる4つのポイント
①高信頼性
異常な電圧や電流からモータドライバICを保護する機能や、電源電圧低下による誤動作を防止する機能など、モータドライバは十分な保護機能を備えている必要があります。また、モータの起動時や強制停止、拘束時などにモータ電流を制御する電流制限機能、さらに外部のホストプロセッサなどに障害状態を出力する機能を搭載し、安全性を確保することが求められています。
②低消費電力、高効率
モータの消費電力を低減するためには、低消費電力なパワーデバイスとドライブ技術が必要です。例えば、自動進角調整機能などを用いて、低速回転から高速回転までの広範囲な回転数領域において高い効率を得ることが可能です。
③静音、低振動
モータ動作時の騒音や振動に対しては、駆動波形の最適化が重要です。ブラシレスDCモータドライバの最適通電幅技術（120度、150度、正弦波）、ファンモータドライバのソフトスタート技術、ステッピングモータドライバの電流減衰方式（Decay技術）など、各分野の用途に応じた各種モータの磁気回路に最適な通電駆動技術に対する必要があります。
④制御、利便性
FLL（速度制御）やPLL（位相制御）によるモータのデジタル回転制御技術や、アクチュエータに要求される高精度位置決め制御技術などの高効率駆動制御アルゴリズムは、高性能なモータアプリケーションの開発に欠かせません。ハードロジック化した制御アルゴリズムをドライバICに搭載するなど、設計者が手軽に高効率駆動制御アルゴリズムを利用できることが求められています。また、ドライバIC間での互換性は利便性を高めます。開発の途中で仕様変更が生じた際に、モータ駆動制御基板のパターンを変更することなく置き換えられるなど、利便性の向上は重要です。
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