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人気の3Dプリンターで新しい事業やモノづくりに挑戦!


日本のものづくりを変えてきた3Dプリンター

 

日本における3Dプリンターは、1986年に商品化されてから、約30年にわたる研究や使用実績があります。しかし、広く認識され始めたのはここ4、5年のことであり、最近になってさまざまな取り組みが始まっています。これまでのように、製造分野の使用だけでなく、医療分野、教育への導入、個人のモノづくりの参加といった広範な分野での使用が開始されています。その背景には、一つの分野の発見やアイディアがインターネットでつながり、相互に影響しあって発展してきていることが挙げられます。

3Dプリンターは、それぞれの業界によってさまざま用途に使われています。製造分野では製品や部品の試作品や実物大模型、建築分野ではコンペやプレゼン用の建築模型、医療分野では手術前の検討用モデルやインプラント(体内に埋め込まれる器具)、補聴器の製造などに使われています。特に、歯のインプラントや補聴器の製造では既に多くの方々がその恩恵を受けています。また、航空宇宙分野での利用も進んでおり宇宙用3Dプリンターを国際宇宙ステーションに運び込み、簡単な修理部品を宇宙で作る試みが行われています。

3Dプリンターの使用目的は、もともと試作品や模型の製造が中心でした。従来であれば、デザインから試作品を作り出す工程は外注していたものを、3Dプリンターがあることで、自社で素早く試作品を作りデザインの検証を行うことができました。試作品であるため素材も樹脂や石膏に限定され、造形精度も高くはありませんでした。しかし現在では、3Dプリント技術が進化し素材も多様化することによって、試作品以外にも使用用途が広がってきています。

代表的な例としては、ジェットエンジンに使われている燃料ノズルです。従来は、20種類近いパーツを機械加工で製造し組み立てる製造方式でした。それを、高性能なプリンターで丸ごと燃料ノズルを製造することができるようになっています。そのため、多くのパーツを製造し、組み立てるための人員コストや時間が削減できるようになりました。さらに、3Dプリンターで作った燃料ノズルの方が軽量で耐久性に優れているのです。このように、モノづくりの現場では、コストの削減と開発時間の短縮、業務の効率化、製品の品質向上という導入メリットがあるのです。3Dプリンターの導入が第三次産業革命を起こす可能性もあるのです。



タイプを3つに分類すると



3Dプリンターは、その積層方式によって、熱溶解型積層方式、光造形方式、粉末焼結方式、インクジェット方式、プロジェクション方式、インクジェット粉末積層方式に分類することができます。ここでは使用用途と価格を目安としておおまかに三つに分類してみました。

まず、一つ目の高性能モデルについてです。製造業で使用され注目されているのは、価格帯が約一千万円を超えるプロダクションプリンターと呼ばれる高性能モデルです。金属や産業用プラスチックを素材に、パーツ製造や金型製造、高性能試作品などを作っています。

それから二つ目の中級モデルですが、価格帯が数百万円のもので、産業プラスチックを素材にして高性能の試作品を作っているものになります。

三番目に挙げるのがデスクトップモデルで、数万円から数十万円で販売されており、軽量で持ち運びも可能です。デスクトップモデルが普及しているのはデザイン事務所や学校、家庭(個人の趣味)などです。低価格なものは購入後に組み立てが必要な場合もあります。かなり綺麗な積層が作れるものからプリント中の振動によって品質が劣るものもあります。

このように、安価なデスクトップタイプから高性能な製品まで幅広く存在しています。その特徴として、一つは積層制度や物体の形状によって異なりますが、注目すべきなのは1cm程度を積層するのに最低1時間はかかることです。そのため、ある程度ボリュームのある試作品を作るとなると、製造するのに時間がかかることもあります。

このように、3Dプリンターは製造時間がかかり、また、使用する素材の価格が現状では高く、大量生産する機器ではないということを知っておく必要があります。金属生産のように安価で迅速に大量生産するのではなく、量産化する必要のないスペアパーツや修理品などの製造に必要とされています。医療分野で使われている補聴器やインプラントのように、個人個人の身体にあったカスタマイズが必要な製品には、こうした特長を十分に生かすことができるのです。



オンラインのサービスを利用する手も



ここ最近では、低価格の個人用の3Dプリンターが人気となっていますが、販売台数はまだまだ多いとは言えません。何か製品を作りたいと思うときに利用されるのが、オンラインでの3Dプリントサービスです。現在、インターネット上で3Dプリントサービスを行っているメーカーは多数あります。新たにモノづくりにチャレンジしようと考えている方や企業の方は、ぜひ、オンラインでの3Dプリントサービスをおすすめします。

メーカーを選ぶ際には、次のポイントを参考にしてみてください。一つは実績のあるメーカーを選ぶことです。3Dプリンターが実用化されて30年ほど経過していますが、試作モデルの制作を古くから行っているメーカーは、ノウハウや経験が蓄積されており、多種多様な要望に応えることができます。二つ目として、3Dプリンターの種類や保有台数など、保有設備の充実も大切なポイントです。さまざまな素材に対応でき、製品の形状や大きさにも対応できるだけのものが設備されていると安心です。そして、三つ目は総合的なサービスの充実です。3Dプリントだけでなく、3D データ作成からプリント、最適な仕上げ、そしてメンテナンスまで対応してくれることが大切です。メーカーの中には、鋳造や注型、切削、塗装などの二次工程の仕上げまで対応してくれるところもあります。また、3Dプリントサービスの試作支援を行ってくれる、3Dプリント販売も兼ねている、3Dプリンターを製造しているなど、3Dプリンター事業を手広くやっているメーカーは安心して仕事を依頼することができます。


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