近年、製造・建設・医療などの幅広い分野で3Dプリンターが活用されています。3Dプリンターは、3Dデータをもとに樹脂や金属などの素材を一層ずつ積層して立体物を製作する装置です。「3D CAD」や「3DCG」などの設計データに基づいて立体物を出力します。3Dプリントを利用する場合、社内に3Dプリンターを導入するほか、3Dプリントを外部委託することが可能です。
本コラムでは、3Dプリンターの基礎知識として、3Dプリンターを活用するメリットや造形方式別のメリットを解説します。また、3Dプリントの外部委託方法もご紹介します。3Dプリンターの今後の活用に向け、ぜひ参考にしてみてください。
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1. 3Dプリンターを活用するメリット
3Dプリンターの活用によるさまざまなメリットをご紹介します。従来の工法との違いを比較検討しながら、最適な工法を選択することをおすすめします。
1-1. 複雑な形状を造形できる
3Dプリンターは積層方式で造形するため、ほかの工法と比較し、形状の自由度が高い点がメリットです。3Dプリンターでは、従来の切削加工や射出成形では不可能な形状にも対応できる可能性があります。たとえば切削加工の場合は、工具が干渉するスリット形状や深い溝形状などを作れない点が弱点です。射出成形の場合は、型が抜ける形状にする必要があり、型が抜ける形状にしていても複雑な形状であると成形不良が起こりやすいという点も考慮する必要があります。
1-2. 開発期間を短縮しやすい
3Dプリンターを試作段階で活用すると、従来よりも試作品の完成までにかかる期間を大幅に短縮できる可能性があります。開発期間が短くなることで、競争力の強化やキャッシュフローの改善といった効果が期待できます。
1-3. 少量生産の場合、金銭的コストを削減しやすい
3Dプリンターは金型を使用せずに造形できるので、少量生産の場合は金銭的コストを削減しやすいというメリットがあります。具体的には、試作品や治具などを製作する場合はもちろんのこと、ニッチな業界で生涯ロットが少ない製品や、カスタマイズ性の高い製品、クラウドファンディング・テストマーケティングなどのシーンに適しています。
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1-4. 作業の効率化や製造プロセスの工数削減により、人手不足の解消につながる
3Dプリンターの活用によって作業が効率化されたり、製造プロセスの工数が削減されたりすると、人手不足の解消につながります。多くの製造現場で課題となっている、少子高齢化に伴う人手不足の対策としても役立てられます。
1-5. 試作回数を増やしやすく、品質向上や新規アイデアの創出につながる
3Dプリンターを活用すると試作を低コストかつ短期間で行えるので、従来よりも試作回数を増加させることも可能です。試作を繰り返してデザインや機能性などを改善することで、製品開発の品質向上が期待できます。また、試作のハードルが下がることによって、積極的な新規アイデアの創出が期待できます。
1-6. 余剰在庫が不要になり、必要な量だけ製造できる
前述のとおり、3Dプリンターは少量生産にも対応可能で、短期間での製造を実現できます。そのため、必要なタイミングで必要な量だけ製造することも可能です。大量の在庫の確保が不要となり、余剰在庫のリスクを避けられます。
1-7. 場合によっては組み立ての工程が不要になり、製造プロセスを効率化できる
3Dプリンターによって複雑な造形を実現できれば、複数の部品を組み立てることなく造形物を完成できる可能性があります。一体造形によって組み立ての工程が不要になり、製造プロセスを効率化できる点がメリットです。
1-8. 小ロットの製作ができる
3Dプリンターは金型が不要で1個から出力できるので、小ロットでの製作に向いています。自社に3Dプリンターを導入する場合だけではなく、3Dプリントの受託サービスを利用する場合も、最小1個から注文できるケースが多いです。
1-9. 微調整を行いやすい
3Dプリンターで出力する場合は、もとの設計データを変更するだけで速やかに形状変更に対応できます。万が一、製品開発で形状を変更する必要が生じた場合、容易に微調整を行いやすい点もメリットです。
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2. 3Dプリンターの造形方式別 のメリット
3Dプリンターの造形方式には、「熱溶解積層方式」「光造形方式」「インクジェット方式」「粉末焼結方式」「粉末固着（接着）方式」などの種類があります。ここでは、造形方式ごとのメリットをご紹介します。
2-1. 熱溶解積層方式のメリット
熱溶解積層方式は、「フィラメント」と呼ばれる材料を熱で溶かしてノズルから押し出し、積層する方式です。耐久性や耐熱性があり、試作品や治具などの造形に向いていることや、材料やカラーの選択肢が豊富な点がメリットです。数ある3Dプリンターの中でも導入コストを抑えやすく、小型で設置しやすい家庭用3Dプリンターと呼ばれるもののほとんどがこの方式です。
2-2. 光造形方式のメリット
光造形方式は、光硬化性の液体樹脂を充填した液槽に紫外線を照射して樹脂を硬化させ、積層する方式です。造形物の精度が高く、表面を滑らかに仕上げられる点がメリットです。自転車のライトのような透明度が高いパーツの試作品のほか、フィギュアなど模型のきめ細やかさを求められる造形物に向いています。
2-3. インクジェット方式のメリット
インクジェット方式は、光硬化性の液体樹脂を噴射し、紫外線を照射して樹脂を硬化させ、積層する方式です。高精細で滑らかな表面に仕上げられる点がメリットです。また、機種によって高解像度のカラーを表現できる点もメリットです。おもに建築模型や医療向け3Dモデルなどの製作に用いられています。
2-4. 粉末焼結方式のメリット
粉末焼結方式は、粉末状の樹脂材料を敷き詰め、レーザーや熱を照射して焼結し、積層する方式です。比較的造形物の強度が高く、かつ複雑な造形に対応できる点がメリットです。また、サポート材を除去する手間がかからない点もメリットです。精密で耐久性が高いので、試作品に限らず最終製品の製作にも用いられます。
2-5. 粉末固着（接着）方式のメリット
粉末固着（接着）方式は、パウダー状の材料を回転テーブルに敷き詰め、液体接着剤で固めて積層する方式です。造形スピードが比較的速く、フルカラーでの造形が可能な点がメリットです。複雑な色わけが必要なフィギュアや建築模型などの製作に適しています。
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3. 3Dプリント受託サービスを利用するメリット
業務で3Dプリンターが必要な時、3Dプリントを依頼できる便利な受託サービスを使う点も一つの方法です。ここでは、3Dプリント受託サービスを利用するメリットをお伝えします。
3-1. 完成度が高い
3Dプリント受託サービスを利用すると、専門的な知識と技術を持ったスタッフが対応するため、完成度の高い仕上がりが期待できます。また、受託会社によっては業務用のハイスペックな3Dプリンターを保有しているので、自社に安価な3Dプリンターを導入するよりも品質を高められる可能性があります。
3-2. コストを抑えられる
3Dプリント受託サービスは、サービス料金のみで利用可能です。それに対して、自社で3Dプリンターを保有する場合は、装置本体やソフトの費用に加えて、材料費や電気代などのランニングコスト、装置のメンテナンス費用などが発生します。外部委託することで、これらのコストを削減できます。
3-3. 少量生産に適している
一般的に3Dプリント受託サービスは、小ロットの注文に対応可能です。少量の試作品を製作する場面や、在庫を抱えるリスクを最小限に抑えたい場面などに適しています。大量生産が向かない場合は、3Dプリント受託サービスの活用をおすすめします。
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4. 3Dプリンターのメリットを活かして立体物を造形しましょう
ここまで、3Dプリンターのメリットについて解説しました。3Dプリンターは造形できる形状の自由度が高いほか、場合によっては開発期間の短縮や開発コストの削減が期待できます。造形方式によって特徴が異なるので、目的に適した方式を選択してください。自社に3Dプリンターを導入することが難しい場合は、「SOLIZEオンライン3Dプリント」のような3Dプリント受託サービスの利用がおすすめです。
「SOLIZEオンライン3Dプリント」は、最短3分で見積り取得から形状の再現性の確認、発注完了までをオンラインで完結できる3Dプリント出力サービスです。業務用3Dプリンターで出力しており、本格的な造形品を短納期で提供しています。誰でも簡単に無料で試せる自動評価システムを搭載しており、3Dプリントの形状の再現性を評価できます。
SOLIZEは、1990年に日本で初めて3Dプリンターを導入し、試作品製作サービスを始めた企業です。国内最大級のキャパシティーで、自社保有のハイエンド樹脂3Dプリンターでの製作を承ります。長年にわたる3Dプリンターの運用実績、販売や運用サポートの経験から豊富な知見を有しており、お客さまの3Dプリンティングを手厚くサポートします。
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