導入したらこんなことも！？3Dプリンターでできること

業務用3Dプリンターを導入すると、製造過程においてどのような工程が社内で完結できるのか、説明しています。

業務用3Dプリンターの導入によって社内で完結できることは？

業務用3Dプリンターを導入すると、外注している工程を省略できることをご存知ですか？3Dプリンターを駆使すれば、何か新しい物を生み出す際には数時間から数日で出来上がるため、人件費や諸経費の大幅なコストダウンを図れます。

社内で製作を進めることで、目に見える作業が多くなり、決断するまでの時間も短縮されるのが魅力です。上手に3Dプリンターを活用すれば、製品リリースのタイミングを逃すケースは減るでしょう。

上手な活用例として、例えば試作部品の製作が挙げられます。プレゼンテーションの際には、本物に近い造形物を提示した方が、クライアントはもちろん、自社の担当者もより完成品をイメージしやすいでしょう。実際に手に取って確認できるため、仕様書やイラストだけよりも説得力が増します。

また、ある程度自由なデザイン設計も可能です。似ているデザインになっていないか、意匠権の確認に加えて、機能確認も容易です。可動域の確認といった動作部分をすぐに検証できるため、とても便利です。

3Dプリンターでは射出成形で用いられる金型も製作可能です。射出成型の金型を3Dプリンターで製作することによって、自社製品の大量生産なども実現可能です。

作業位置を指示・誘導するための治具も、3Dプリンターがあれば自作できます。正確な物でなければ意味を成しませんが、3Dプリンターならば確実な作業を行ってくれるため、治具製作との相性もいいのです。

そのほかにも特注品や少量生産品、交換部品なども3Dプリンターで作れます。オリジナルのフィギュアや記念品も3Dプリンターで製作した方が捗るでしょう。

現状の3Dプリンターではできないこととは？

空間がある構造物の制作に3Dプリンターを用いると、造形が難しくなります。特に造形物の中に空洞があると、多くの場合、天井部分がゆがんでしまいます。崩れない形を考えるためには、それなりの専門知識と技術力が求められるでしょう。

また、3Dプリンターでよく用いられる積層構造法にも欠点があります。それは層と層の間では強度が低くて、負荷がかかると耐えられない点です。さらには、3Dプリンターによる造形素材、フィラメントにもいくつかの課題点があります。

たとえば3Dプリンターの機種によっては、フィラメント本来の色しか出せません。カラフルな造形物が欲しい場合は、3Dプリンターで造形物をつくり出した後、手作業で色付けをしなければいけません。

フィラメントの価格にもばらつきがあります。1kgあたり2,000円から、高いものだと100,000円近くするものも。(※)中にはメーカー純正フィラメントしか対応していない機種も存在します。ほかにも、素材によって融点温度が異なるため、組み合わせられない素材がある点もデメリットに挙げられます。

大量生産品の全ての製造工程を3Dプリンターだけで行うのは、まだまだ難しいとされています。動作トラブルや造形不良が起きるリスクもあるため、サポート体制がしっかりしたメーカー選びまで視野に入れましょう。

業務用3Dプリンターと射出成形、切削加工のメリット比較

業務用3Dプリンターを導入したからといって、従来の射出成形や切削加工が不要になるわけではありません。これまでの技術を残しつつ、上手に3Dプリンターを取り入れましょう。ここでは、それぞれの技術の特徴をみていきます。

射出成形

3Dプリンターではプラスチック樹脂を何層にも重ねることでムラができてしまうため、精密物を製作する際には射出成形が向いています。射出成形ならば、製造量を増やすほど製造単価が下がります。パーツの大量生産に向いているといえるでしょう。特性の樹脂が多く、こだわりを出せる魅力があります。

ただし、人の手作業が多い点も射出成形の特徴です。熱により仕上がりをコントロールできますが、時間とコストをかけてしまう点が気になるところです。また伝統的な製法であり、場合によっては何百万円も費用がかかるでしょう。

切削加工

3Dプリンターであれば、創作性のある試作品を作れますが、既存の製品を複製する場合は向いていません。切削加工であれば、対象物を「切る」「削る」ことで造形を進めていくため、既存製品と同じ素材を同じ形にする工程で力を発揮します。

また、3Dプリンターは素材を溶かす温度が自動で設定されているため、加工の幅が狭いとされています。一方、切削加工は機械や電気、化学、熱、光などのさまざまな技術を用いて製作するため、樹脂と金属を組み合わせるなどの加工も可能です。

しかし、手作業による部分が大きいので、完成までに時間がかかり、短い納期への対応が難しいデメリットがあります。

3Dプリンターを導入すると、デスクトップ上で簡単に造形できるため、これまでの加工・製造方法よりも優れているように思われがち。ですが比較してみると、どの方法にもメリット・デメリットがあり、造形物に求められる役割によって、最適な方法を選ぶことが重要です。

これまでと違った試作品が必要、試作品を一から作らなければならない、という場合は、3Dプリンターの導入がおすすめです。

企画・設計段階

企画から設計に至るまではコストが70%もかかるといわれるほど大切な場面であり、どれだけ素早く企画のアイデアを「カタチ」にするかが求められますが、業務用3Dプリンターを使うことで企画・設計段階の課題解決が近づきます。企画したイメージをすぐに「カタチ」にできるだけでなく触れたり動かしたりできるので、企画の早期段階から重量感や動作チェックまで可能。業務用3Dプリンターの導入は単に造形物の製作期間を短縮させだけでなく、本物に近い状態を見て触れることができ、質の高い企画・設計を実現できます。

企画・設計段階で3Dプリンターができることをもっと詳しく

試作・開発段階

設計時の仕様を満たしているかの確認が大切な試作・開発段階では、各種性能や強度、耐久性に問題がないか確認しながら進める必要があります。3Dプリンターは複雑な形状であってもスピーディーにつくり出せるため、構造がおかしい、サイズが合わないという問題があっでも、問題箇所のデータを修正することで迅速でスムーズな対応が可能です。また、外注に出せば1ヶ月近くかかる試作品も内製すれば数日で作成することもでき、複数の試作品を作れるため、サイズや形状のバリエーションの確認も容易になります。

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生産・製造段階

ユーザー要求に合わせた迅速な設計ができ、さまざまな分野で適用可能な3Dプリンター。補聴器や歯科の詰め物や被せ物などオーダーメイドのものでも3Dプリンターを導入すれば簡単に製造できコストも削減できます。しかしサイズ、コスト、納期などを考えると、現在では、まだ一般的な量産品に3Dプリンターが適しているとはいえません。現状では切削加工や射出成形などと合わせて成果物に見合った技術を選ぶということになりますが、将来的には量産品も作れるようになることが期待されています。

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