米国の空軍機の平均経年数は23年。時間の経過に伴って難しくなっているのが、交換部品の調達である。こうしたなか、3Dプリント技術が新たな解決策を示してくれるかもしれない。
TEXT BY ALEX DAVIES
TRANSLATION BY MITSUKO SAEKI
PHOTOGRAPH BY MASTER SGT. RUSSELL SCALF/USAF
グレン・ハウスらの開発チームは4年を超える歳月を費やし、超音速戦略爆撃機「B-1 ランサー」に設置する新しいトイレの完成にこぎつけた。設置場所はフロントシートの左後ろである。
しかし、開発チームにとって難問だったのは、コックピット内に便器をぴったり収めることではなく、機内の条件に耐えられる部品を確保することだった。B-1は5Gの重力を受けながら音速を超え、ときには気温が激しく変動するなかを何時間も飛び続ける。
それに単にトイレとして機能すればいいわけではない。使用中にガタガタ音を立てたり、水漏れしたりしては困る。敵側のレーダーに感知されてもいけないのだ。
さらに、トイレの製作と同じくらい複雑なのが、爆撃機内で使用するための承認を得る手続きである。「部品ひとつを許可してもらうために数年かかることもあります」と、マサチューセッツ州ウォルポールを本拠地とする2Is（ツーアイズ）の共同創業者兼社長であるハウスは言う。
2Isは2018年まで、さまざまな防衛設備用の交換部品を供給する軍事用品ビジネスを展開していた。しかし、すでに部品事業部門を売却し、現在は防衛関連のサプライチェーン用ソフトウェアの開発に力を入れている。
軍用機よりも短い、サプライヤーの寿命
軍事用部品の販売は、米国経済のなかでも特にニッチなビジネスだ。航空機や潜水艦といった大型輸送機は、数十年にわたって軍務に使われる。だがそれらが寿命を迎えるよりずっと早く、その製造元や、膨大な数の部品を供給するサプライヤーが姿を消してしまうことは珍しくない。このため、ドアノブや座席、トイレなどを新調する必要が生じると、軍はそれらを新しくつくってくれる専門業者に頼ることになるのだ。
こうした専門業者は、ほこりをかぶった古い図面から型を起こしたり、行方不明になった鋳型をつくり直したりして、オリジナルとまったく同じ規格のパーツをつくらなければならない。ひとつのアイテムの受注数がわずか2、3個ということもある。そんな極端に少ない注文のために数万ドル（数百万円）の設備投資をしていたのでは、スケールメリットが得られない。
それに使用承認を得るプロセスが煩雑であるということは、投じた資金を回収するまでに数年かかるということだ。軍との契約をためらう業者が多いのはこのためである。より確実で、手堅い仕事が好まれるのは当然だろう。
この状況が米空軍を悩ませている。空軍が保有する軍用機の多くが、冷戦時代に製造されたものだからだ。
米軍機の平均経年数は、超大型長距離輸送機「C-5」が40年、戦略爆撃機「B-52」が56年、空中給油機「KC-135」が57年で、空軍機全体の平均経年数では23年にもなる。こうした軍用機の部品交換のために途方もない金額の予算を準備して申請しているにもかかわらず、用意できない部品の数は1四半期当たり10,000個にも上る。
こうしたこまごまとした部品は、かつてはどれも非常に安価だった。大型長距離輸送機「C-17 グローブマスターIII」に設置されているトイレの便座は、いまでは実に10,000ドル（約109万円）もするという。
「古い航空機に今後も飛び続けてもらうために、何かよい方法を見つけなければなりません」と語るのは、米空軍で防衛装備部門の次官補を務めるウィル・ローパーである。そして彼は、ひとつの解決策を見つけた。
8,500ドルのパーツが、わずか300ドルに
ローパーのオフィスには、その解決策を象徴するトースターほどの大きさのプラスチック片が置いてある。新型輸送機「C-5 スーパーギャラクシー」のトイレに使われているパネル材だ。米空軍はかつて、このパーツの交換に8,500ドル（約93万円）を費やしていた。それが現在の価格は、わずか300ドル（約33,000円）になった。このパネル材が3Dプリンターでつくられているからである。
ローパーによると、「積層造形法」とも呼ばれる3Dプリント技術は、C-5機のガスケットハンドルからF-15機のロンジロン（縦通材）にいたるまで、あらゆるパーツの製造を可能にする。どれも米空軍が調達に苦労しているものばかりだ。
「B-52用の部品が2～3個必要になったら、軍が所有する3Dプリンターを1台使って自作すればいいのです」と彼は言う。この数年、米空軍はこの方法で何千という部品をつくってきた。この技術は金属製もしくはプラスチック製であれば、どんな部品にも使える。複数の素材でできた部品やカーボンファイバー、また回路基板さえも、この方法でつくることができるのだ。
とはいえ、新しい技術には新たな問題がつきものである。平面に描かれた設計図を3Dプリンターに理解させることは、いまだに難しい。また、こうしてつくられた部品が飛行中の過酷な条件に耐えられること、そしてオリジナルと同じくらい丈夫で信頼に足ることを、空軍は何らかの方法で新たに証明しなければならない。
「パーツ制作のオリンピック」を開催
空軍に所属する科学者たちは、軍のニーズに合う新技術の研究や、独自の合金素材の開発に取り組んでいる。だがローパーが切に願うのは、実験段階を脱して次へと進むことだ。
そこで彼は「Air Force Advanced Manufacturing Olympics」と題した、実戦形式の新イヴェントを企画している。20年7月8日と9日にソルトレークシティで開催が予定されているこのコンテストには、積層造形技術の専門企業や従来型の国防関連企業、テック系スタートアップ、大学など、多彩な出場者を集めようとしている。イヴェントの狙いは、さまざまな問題の解決を競い合ってもらうことだ。
種目のひとつである「パーツづくり床運動」では、参加チームがそれぞれ決められた部品を、設計仕様書を見ずに、しかも空軍の厳しい基準に沿って複製する。また「承認スピード競争」では、従来品に劣らぬ品質を保ちながら、新たな製造手法の開発を競う。
そして「サプライチェーンマラソン」では、例えばアフガニスタンなど特定の場所に新しいパーツを届けるにはどうすればいいか、各チームに知恵を絞ってもらう。米国内で製造して現地に送るか、または3Dプリンターを現地部隊の前線、あるいは米国とアフガニスタンの中間地点に置いておくか、といった方法を考えてもらうのだ。
ローパーらは、19年に新設された緊急維持対策室（Rapid Sustainment Office）に移ったが、こうしたイヴェントで授与する賞の内容を検討する仕事にいまも携わっている。今後、出場者には金銭であったり、空軍やその関連業者と組んで仕事をするチャンスであったりと、さまざまなかたちの賞が与えられるだろう。もちろん、授与されるメダルはすべて3Dプリント製に違いない。
兵器全体の管理方法見直しも
こうした問題を一つひとつ解決することも大切だが、それ以上にローパーは空軍の兵器全体の管理方法を見直したいと考えている。
兵器類の維持管理と軍の後方支援活動にかかるコストは、経費全体の70パーセントに上る。この部分を節約できれば、余った予算を別のプログラムに回せるだろう。あるいは納税者である国民に返還することもできる。
2Isが創設された2002年当時、共同創業者兼社長のハウスは3Dプリント技術に大きな可能性を見出していた。しかしほんの数年前まで、この技術は軍事使用に耐える精密さと耐久性を備えた部品をつくれるレヴェルには達していなかった。
「スタンダードな製造プロセスに立ち返ることにしたのです」と、ハウスは言う。航空機の支柱、エンジン翼、着陸装置など、安全性を厳しく問われるパーツとして3Dプリント製品を売り込むことは難しいだろうとハウスは考えている。
それでも、この新技術を積極的に推進しようとする米空軍の姿勢には、勇気づけられると彼は言う。もし2Isがいまも部品ビジネスを手がけていたなら、ハウスは金メダルを狙ってソルトレークシティに飛んでいたかもしれない。
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