自由な発想で立体的モデルを作成できる3Dプリンター。製造業をはじめ、医療や教育、自動車産業など幅広い業界で活用されています。
今回は、製造業にスポットを当て、3Dプリンターを導入するメリットや活用事例について解説します。
3Dプリンターとは
3Dプリンターは、デジタルデータからプラスチックや樹脂などの素材を積層して立体物を造形する装置です。
3Dプリンタ―で使うデジタルデータは、CAD（コンピュータ支援設計）で立体モデルを設計し、その後、3Dプリンターが読み取れるファイル形式に変換します。
造形目的の立体物をスキャンして、3Dデータを作成することも可能です。
3Dプリンターの歴史
1980年代に誕生した3Dプリンター。近年、低コスト化・高品質化が進み、製造業、建設業など、活用される分野は年々増え続けています。
3Dプリンターの原型ともいえる「立体写真術」と呼ばれる技術は18世紀後半に誕生していました。
そして、1970年代以降、CAD（コンピュータ支援設計）やパソコン技術の進化により、3Dプリンターの基盤が築かれていったのです。
3Dプリンターの将来性・課題
近年の3Dプリンターは、品質や性能が向上し、さまざまな素材を使用してリアルで精密な立体物を製造できるようになりました。操作も簡単で、迅速かつ手軽に造形できます。
しかし、利用者の増加に伴い情報漏洩や性能面の課題も生じてきました。
これらの課題解決を目指し、製造業へのさらなる普及が期待されます。
3Dプリンターで使われる素材
3Dプリンターでは「フィラメント」と呼ばれる素材を使って造形しています。
以下は、3Dプリンターで使う主な素材です。
- ABS（強度・耐久性が高い）
- PLA（環境に優しい）
- PETG（ABSとPLAの中間）
- TPU（柔軟性が高い）
- Nylon（耐久性・耐摩擦性が高い）
- PVA（水に溶ける）
- 金属系素材（強度・耐熱性が高い）
3Dプリンターは、それぞれの造形方式や目的に合わせて上記の素材を使いわけています。
3Dプリンターの基本の造形方式と活用例は以下の記事を参照してください。
製造業で利用される3Dプリンターの種類
それでは、製造業で利用される主な3Dプリンターを4つ紹介します。
- 熱溶融積層法 3Dプリンター
- 光造形法 3Dプリンター
- 粉末床造形法 3Dプリンター
- インクジェット方式 3Dプリンター
種類①熱溶融積層法 3Dプリンター
熱溶融積層法3Dプリンターは、プラスチックなどの素材を溶かして層を積み重ねる造形方式です。
メリットは、比較的低コストで利用できること、使える素材の種類が多いことです。
一方、精度面や表面の美しさが他の方式に比べて劣ることがあります。
主な活用例は、自動車や電子機器などの部品製造です。
種類②光造形法 3Dプリンター
光造形法3Dプリンターは、光を当てると硬化する「光硬化性樹脂」という素材を用いて造形する方式です。
この方式を使うと滑らかで美しい造形物ができますが、比較的高価な素材が多く、またプリントの速度も遅いです。
主に、ジュエリーや医療機器など、精密なモデルを作る製造業で活用されています。
種類③粉末床造形法 3Dプリンター
粉末床造形法 3Dプリンターは、レーザーを使って素材を溶かし、層を積み上げて造形するする方式です。
複数の素材を同時に利用できるため、複雑で細かい造形に向いています。
しかし、比較的設置コストが高く、造形後の処理に手間がかかる点がデメリットです。
航空宇宙や医療機器製造など、高精度な造形が求められる業界で活用されています。
種類④インクジェット方式 3Dプリンター
インクジェット方式 3Dプリンターは、液状の素材を噴射しながら積層・造形する方式です。
この方式のメリットは、造形が早いため製品を大量生産できること、素材のカラーバリエーションが豊富であることです。ただし、他素材よりも精度や耐久性が劣るため、強度を求める造形には向いていません。
主に、衣料やシューズなどのアパレル分野で使用されています。
3Dプリンターを製造業に導入するメリット
3Dプリンターを製造業で利用するメリットは多岐にわたります。ここでは、主なメリット5つを紹介します。
- 試作の短期化
- コスト削減
- オーダーメイド製品への対応力アップ
- 部品の在庫削減
- 新製品のスピーディな開発
メリット①試作の短期化
3Dプリンターを製造業で利用するメリットは試作の短期化です。
製造業で3Dプリンターを利用すれば、早ければわずか1日で試作品が完成します。従来の製品開発では、試作品を作るのに型や金型製作からはじめなくてはいけませんでした。
しかし、3Dプリンターを活用すると、すぐに3Dデジタルデータを出力できるため、短い期間で試作品ができるようになったのです。
メリット② コスト削減
コスト削減も製造業で3Dプリンターを利用するメリットの一つです。
3Dプリンターを使うと、先述したように、試作品製作時に型や金型が必要ないため、試作品製作に要するコストが減りました。
さらに、3Dプリンターの積層造形は必要に応じて素材を追加するため、従来の切削・研磨による素材のロスも大幅に減ります。
メリット③ オーダーメイド製品への対応力アップ
製造業で3Dプリンターを活用すると、オーダーメイド製品に柔軟に対応できます。
3Dプリンターは、デジタルデータを調整するだけで製品の形状や模様を自由に変更できるため、個々のニーズや好みに合わせたオーダーメイド製品の効率的な提供が可能です。
ニーズに沿った製品は、顧客満足度アップ、市場競争力強化につながります。
メリット④ 部品の在庫削減
製造業で3Dプリンターを使うと、部品の在庫を減らせるというメリットもあります。
例えば、3Dプリンターがあれば、部品が足りなくなった時に、その場で部品を造形できます。
つまり、在庫がなくても対応できるため、事前に部品を備蓄しておく必要がなくなったのです。
メリット⑤ 新製品のスピーディな開発
新製品をスピーディに開発できるのも、製造業で3Dプリンターを利用するメリットです。
3Dプリンターを使うと、デザインを考えた後デジタルデータを作成すれば、すぐに3Dプリンターで造形できます。
試作品製作が迅速になり、新しい製品開発の時間短縮を実現しました。
GETT Storeの「産業用3Dプリンターの販売・導入支援サービス」は、試作品から完成形の製品用など、製造業におけるそれぞれのニーズにあわせた3Dプリンターを提案しています。
選定・導入までトータルサポートしているので、3Dプリンター選びで迷っている製造業関係者の方は「無料相談」でお尋ねください。
製造業の3Dプリンター導入事例
3Dプリンターはさまざまな製造業で活用されています。
ここでは、3Dプリンターを利用している主な業界と導入事例を紹介します。
- 航空宇宙
- 自動車
- アパレル・ファッション
導入事例①航空宇宙
航空宇宙業界では、3Dプリンターが大活躍しています。例えば、アメリカのGE（世界最大の総合電機メーカー）は、航空機エンジンの部品を作る時に3Dプリンターを活用しており、耐久性・軽量化を兼ね備えた高精度で精密な部品製造を実現しました。
同じくアメリカの航空会社・ボーイングも、航空機の部品を作る時に3Dプリンターを使っています。
また、欧州の航空宇宙企業・エアバスは、A320neoという航空機のウィングチップを3Dプリンターで作り、部品を軽くして燃料効率をアップしました。
導入事例②自動車
自動車メーカーも、ボディやパーツ製造に3Dプリンターを積極的に活用しています。
多くの自動車メーカーは、3Dプリンターの技術により、複雑な形状や精密なデザインを実現し、車両の美しさや機能性を向上させています。
例えば、ドイツの自動車メーカー・BMWは電気自動車「i3」に3Dプリンターを使用して、軽量で丈夫なボディパーツを製造を実現しました。
また、アメリカの自動車メーカー・フォードも、自動車のプロトタイピング（試作品製作・検証）やカスタムパーツの製造に3Dプリンターを活用しています。
導入事例③アパレル・ファッション
近年、アパレル・ファッション業界でも3Dプリンターによる画期的な製品が次々誕生しています。
3Dプリンターを利用することで、従来の縫製技術では対応できなかった立体的かつ独創的なライン・シルエットを実現しました。
例えば、オランダのデザイナー・Iris van Herpenは、3Dプリンターを用いた繊細で洗練されたドレスを数多く発表しています。
世界的に有名なスポーツブランド・ナイキは、ソールをカスタマイズした革新的なデザインの軽量シューズ開発に3Dプリンターを使用して話題を集めました。
今や、3Dプリンターはファッション業界において、既成概念にとらわれない革新的な製品作りの中核的存在です。
近年、ジュエリー製作などの精密なデザインが求められる分野でも活用されはじめ、自由度の高い設計でデザイナーのクリエイティブな発想を自在に表現しています。
3Dプリンター「Formlabs Form 3L」は製造業に最適
FormLabsの最新3Dプリンター「Form 3L」は、製造業のプロフェッショナルに向けて開発した大型の光造形3Dプリンターです。
造形サイズは従来の3Dプリンターの5倍もあり、大型の製品や部品を一度に作成できます。
さらに、特殊なフィルムを使用してレーザー光を制御した「LFS方式」により、高い精度と均一な造形を実現しました。
2つのレーザーユニットは、プリントスピードの大幅な向上に貢献しています。
操作も簡単で、タッチパネルでの操作や自動インク補給機能など、使いやすい機能が満載です。
| Form 3L【ベーシックパッケージ 12ヶ月保証】 | |||||||||
 |
¥2,030,600（税込） | Standard、Castable、Flexible etc | 335 x200 x300 mm | 25μm〜300μm | LFS（光造形方式） | Wi-Fi (2.4, 5 GHz)、Ethernet (1000 Mbit)、USB 2.0 | |||
製造業以外の3Dプリンターの導入
製造業以外でも、幅広い業界で3Dプリンターの導入は進んでいます。ここでは、主な業界を2つ挙げてみましょう
- 建築業界
- 医療業界
①建設業界
建設業界では、3Dプリンターを使って建築物の模型や部品を製作しています。
例えば、建築会社が新しい建物のプロジェクトを提案する際、3Dプリンターを使って立体的な建物の模型を作成します。
この模型をクライアントに提示することで、完成した建物のイメージがリアルに伝わり、クライアントとの意思疎通がスムーズになりました。
また、建設現場では、3Dプリンターで建設に必要な部品や構造物を製作しています。例えば、鉄骨構造の柱や梁、ファサードパネルなどを3Dプリンターで造形しています。
②医療業界
医療業界でも、3Dプリンターの導入が進んでいます。
身近なところでは、歯科で利用されているインプラントです。3Dプリンターを利用することで、患者の口の形や噛み合わせに合った形のインプラントを提供できるようになりました。
医療現場で使われている「iKnife」も3Dプリンター製の医療機器です。iKnifeは手術で使われている電気メスで、メスの先に細胞が触れただけでがん細胞を判別できます。
このように、3Dプリンター導入は、治療の成功率や患者の満足度アップに貢献しています。3Dプリンターの医療活用例は以下の記事に詳しく記載しているので、あわせてご一読ください。
製造業の3Dプリンター導入でよくある質問
それでは最後に、製造業の3Dプリンター導入でよくある質問を紹介しましょう。
- 3Dプリンターでどのような部品を製造できる？
- 3Dプリンターの導入に必要なスキルは？
- 製造業の3Dプリンター導入コストは？
3Dプリンターでどのような部品を製造できる？
製造業では、3Dプリンターを使ってさまざまな部品を製造できます。
例えば、航空機や自動車の部品、製品の試作品などです。
また、工具や治具など製品製造にかかわる製品も3Dプリンターで作られています。
その他、少ない数の製品生産、一人ひとりのオーダーにあわせて作るカスタム製品の製造にも活用されています。
3Dプリンターの導入に必要なスキルは？
製造業で3Dプリンターを導入するには、3DCADや3Dプリンターの操作スキルがあると便利です。
3Dプリンターの販売店によっては、初心者向けの導入サポートを提供しているケースもあります。
製造業の3Dプリンター導入コストは？
製造業の3Dプリンター導入コストは数十万円～数百万円と非常に幅広いです。
中には一千万円を超える高品質な3Dプリンターもあります。
このように、3Dプリンターは料金幅が広いので、まずは導入コストを把握して選びましょう。
GETT Storeの「産業用3Dプリンターの販売・導入支援サービス」では、3Dプリンターの選び方から設定方法、使い方までしっかりサポートしています。以下のページでは随時無料相談を受け付けています。
3Dプリンターを製造業に導入するメリットは？まとめ
3Dプリンターを製造業に導入すると、制作工程の効率化や人件費の節約、カスタマイズ製品の迅速な完成など、いくつものメリットがあります。
3Dプリンターは、それぞれ機能や価格、特化した分野が異なるため、目的に適した製品を導入することが大切です。
製品選びに迷った方は、以下の「産業用3Dプリンターの販売・導入支援サービス」を利用してはいかがでしょうか？
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