3Dプリンティングは、多様な技術や多種多様なプリンターが関わり、無数の用途に応用される広範な分野です。3Dプリンティングに初めて触れる方であれば、どこから始めればよいか、あるいは自分に合っているかどうかについて疑問を抱くのも当然でしょう。そこで、皆様の知識を深め、より適切な判断を下せるよう、基礎となる情報をまとめたリストを作成しました。
3Dプリンティングは、積層造形とも呼ばれ、従来の物作りとは正反対の手法です。彫刻家が粘土を削り取るように、材料を加工して（つまり「削り取って」）物を作るのではなく、3Dプリンティングでは、必要な箇所にのみ材料を層ごとに積み重ねて物を作り上げます。 製品デザイナーやエンジニアがデジタル（CAD）ファイルを3Dプリンターに読み込ませると、プリンターは立体的な3Dオブジェクトを印刷します。
熱可塑性樹脂が最も頻繁に使用される材料ですが、この技術には光重合樹脂、エポキシ樹脂、金属なども含まれます。 ヒトの細胞とゼラチンを混合した最先端のバイオインクも、複雑な組織モデルの3Dプリントに活用されています。チョコレートのような食用素材さえも、3Dプリンターで使用され始めています。
3Dプリンティングには、導入を強く後押しする数多くのビジネス上のメリットがあります。これらのメリットは、以下の6つの主要な要因によって特徴づけられます：
• 設計の自由度 – 従来の製造上の制約に縛られることなく、設計目的に合わせて部品を最適化できます•
機能の組み込み – 3Dプリンティングにより、部品やアセンブリに追加機能を組み込むことが可能となり、製造工程を省略し、サイクルタイムを短縮し、
コストを削減できます• サプライチェーンの効率化 – オンデマンド生産と使用現場での製造により、従来のサプライチェーンを短縮し、納期を短縮し、在庫
コストを削減できます• パーソナライゼーション – 規模の経済という制約がなくなるため、パーソナライゼーションを大衆市場に展開でき、市場での
差別化を図ることができます• コスト効率の高い製造 – 金型が不要となるため、製造コストの最大要因の一つが排除され、少量生産でも
コスト効率が高まります• ライフサイクルにおける持続可能性 – 設計の自由度と使用現場での生産により、軽量化・最適化された部品が可能となり、燃料消費の削減と環境負荷の低減につながります。
つまり、3Dプリンティングは新たな可能性を切り開きます。 生産サイクルを数日短縮し、最終組立の複雑さを解消し、軽量かつ高強度の構造体を製造し、超リアルなプロトタイプを作成し、競争力を高めることができます。
3Dプリンティングは、プロトタイピングプロセスを加速させるための不可欠なツールです。しかし、その用途はプロトタイピングにとどまらず、製品ライフサイクルの他の側面にも広がっています。
• 製造 – 設計の自由度と、経済的に実現可能な小～中ロット生産により、製品設計や業務改善に新たな可能性が生まれます。 これら2つの機能を組み合わせることで、数十年にわたるサプライチェーンやビジネスモデルを変革する可能性があります。
• 金型 – 3Dプリント金型の利点には、オンデマンド生産、カスタマイズ、設計のデジタル化、そして制限のない設計の柔軟性などが挙げられます。これにより、コストのかかるサプライヤーを排除し、リードタイムを短縮し、デジタル倉庫を実現し、製造現場の生産性を向上させることができます。
• 販売・小売 – 3Dプリンティングは小売業者にイノベーションをもたらし、高度にカスタマイズされたオンデマンド製品や、顧客と共同で開発した「共同デザイン」商品といった新たな体験を提供します。
• アフターマーケット供給 – スペアパーツや交換部品の製造に3Dプリンティングを導入する企業は、スペアパーツの倉庫を3Dプリンターや外部の3Dプリンティングサービス局に置き換え、ジャストインタイムで部品を生産できるようになります。
これは、導入の規模や使用する3Dプリンティング技術の種類によって異なります。3Dプリンターのコストは、オフィス環境に適した比較的安価な機種から、大型で高価な産業用プリンターまで多岐にわたります。どの技術カテゴリーにおいても、ローエンドとハイエンドのシステムの違いには、部品のサイズ、材料の種類や品質、そしてシステムの精度、信頼性、一貫性などが含まれることがよくあります。 プロトタイプ作成のための従来の造形手法や、CNC加工や射出成形といった従来の製造方法と比較すると、3Dプリンティングは通常、はるかに高速であり、少量生産の場合にはコストも大幅に低くなります。その利点と用途が拡大するにつれ、この技術は適切にスケールアップすることが可能です。
3Dプリンティングは、試作や設計の改良にかかる時間とコストを削減することで、プロセスを加速させます。金型成形や機械加工に必要な時間よりも短期間で、はるかに低コストで、より多くの3Dプリント試作モデルを製作できます。フルカラー・マルチマテリアルプリンターで出力された極めてリアルな試作モデルは、完成品そのものの外観を備えており、より迅速かつ的確な意思決定を可能にします。
3Dプリントにより、デザイナーは手作業によるモデリングや模型製作会社への外注といった従来の方法に比べ、設計プロセスを大幅に短縮できるようになります。設計プロセスをすべて社内で完結させることができます
。3Dプリントを活用することで、デザイナーは設計プロセスを完全にコントロールできるようになります。 社内でモデルを作成することで、外注に伴う時間を節約できます。スケジュールに柔軟性が増すことで、デザイナーは新しいアイデアを試したり、頻繁に改良を繰り返したりできるようになり、その結果、際立った優れた製品が生まれます。
プロトタイプをより迅速かつスマートに作成しましょう。外注は費用がかさみ、時間もかかるため、より詳細なプロトタイプ、特にCMF（カラー・マテリアル・フィニッシュ）を取り入れたモデルの反復改良を行うには不向きな場合が多くあります。 3Dプリントのスピードと効率化されたワークフローにより、デザイナーは数十もの詳細なプロトタイプを自由に作成できると同時に、最適なデザインに到達するまでの時間を短縮できます。美しく、極めて精細なモデルを作成しましょう
。フルカラー・マルチマテリアル印刷により、デザイナーはわずか数時間で、見た目、手触り、さらには機能に至るまで実物そっくりのプロトタイプを作成できます。製品の色、質感、人間工学的な側面を評価できるということは、クライアントからのより良いフィードバックと迅速な承認につながることを意味します。
3Dプリンティングは、製品を製造するために高価な金型を製作・設置する必要性をなくします。その積層造形という特性により、射出成形金型への投資のように規模の経済に依存することなく、迅速かつ少量から中量生産を実現するソリューションとなります。これにより、従来は採算が合わなかった少量生産やオンデマンド生産といった新たな機会が生まれます。また、どこからでも簡単に部品を印刷できる分散型製造も支援します。 例えば、航空会社は、メーカーから部品を輸送してもらう代わりに、整備施設で自社の予備部品を3Dプリントすることができます。金型の
観点から見ても、3Dプリントは同様の俊敏性を提供し、従来の金型よりもはるかに短期間かつ低コストで、治具、固定具、ロボットアーム用ツール、その他の製造補助具を製作することが可能です。これらのツールは、製造方法に合わせて設計されるのではなく、作業者のために人間工学的にカスタマイズされ、最適化することが容易です。 金属の代わりに高強度熱可塑性樹脂を使用することで、軽量化と操作性の向上が図られ、作業効率が向上し、サイクルタイムが短縮されます。
3Dプリンティングは、成形や機械加工といった既存の製造方法を全面的に置き換えるものではありません。その利点は、これらの技術が太刀打ちできない分野を補完することにあります。例えば、3Dプリンティングの積層造形という特性により、機械加工や成形では不可能な構造物を作製することが可能です。また、金型への投資が不要なため、少量から中量生産を経済的に実現できます。 同様に、導入までの時間が大幅に短縮できるため、GMはパンデミック時に人工呼吸器を生産するために生産ラインを再構築する際、3Dプリンティングを採用しました。要するに、3Dプリンティングは製造ツールの一つに過ぎませんが、戦略的に活用すれば、従来の製造手法に比べて重要な利点をもたらすものです。
最終用途部品の3Dプリントに適していると考えられる5つの特徴があります：
• 複雑性 - 機械加工や成形が困難
、あるいは不可能な部品 • 初期投資の大きさ - 射出
成形金型の作成にかかる初期コストが高い • 再設計
- 変更が生じやすい新製品の設計 • カスタマイズ - 特定の用途に合わせた一点
物の製品 • 少量～中量生産 – 数百個から数千個の部品を経済的に生産できる
まず、この技術について理解を深め、製品ライフサイクル全体に与える影響を把握し、自社ビジネスにおいてメリットが期待できる分野を特定することが、理にかなった第一歩です。こうした分析に加え、自社のビジネス目標を明確にし、3Dプリンティングがメリットをもたらす接点を洗い出すことが重要です。プロトタイピングの迅速化をお考えですか？製品開発サイクルの短縮をお望みですか？ 製造コストの削減が必要ですか？
本ホワイトペーパーでは、3Dプリンティングがこうした目標の達成に向けてビジネス変革をどのように支援するかについて、重要な洞察を提供しています。もう一つの初期段階として、3Dプリンティングをサービスプロバイダーに委託する方法があります。これにより、初期のプリンター導入投資を必要とせずに、この技術のメリットを享受できます。3Dプリンティングの利用や応用範囲が拡大するにつれ、この機能を社内に導入するビジネスケースを検討することができます。
習熟度や必要なトレーニングの量は、選択する3Dプリンティング技術の種類によって異なります。しかし、運用開始までに多大なトレーニング時間を費やす必要のない3Dプリンターも数多く存在します。これらのプリンターに付属するソフトウェアは、CADモデルから印刷された部品へと迅速に移行できるシンプルなワークフローを提供しています。一般的に言えば、プリンターとその機能が高度になればなるほど、効果的に導入するためにはより多くのトレーニングが必要となります。
3Dプリント部品の製作をサービス局に委託することは、この技術のメリットを知るための良い方法です。3Dプリントの専門家によるノウハウや知見を得ることができ、特定の目的に合わせて技術を最適に活用するためのアドバイスを受けることも可能です。 プリンター購入に伴う初期費用を回避できるため、通常は初期費用が抑えられます。一方、すでに3Dプリンターを所有している顧客は、社内の生産能力を超えた際に業務を委託するためにサービス局を利用します。また、サービス局は多くの企業が保有する数よりも多くの種類の3Dプリント技術に対応しています。これは、自社の3Dプリント能力とは異なるサービスが必要な場合に有益です。
当社は30年以上にわたり、3Dプリンティングソリューションを通じてお客様の課題解決を支援してまいりました。お客様の用途に適した技術の選定や、プリンターの導入とサービス局の利用のどちらが適切かといった判断のお手伝い、そしてあらゆるご質問にお答えします。ぜひ今すぐお問い合わせください。この革新的なテクノロジーを活用し、次のステップへ進むお手伝いをさせていただきます。
