3Dプリンティングが可能にする第4次産業革命

破壊的技術という言葉は使い古され、正当化できないことが多い。しかし、アディティブ・マニュファクチャリングの場合は、まさにそれが当てはまります。このテクノロジーは、今や複雑さを自由にし、デザイナーが製造方法に縛られることのない、新しい時代のものづくりを先導しているのです。

アディティブ・マニュファクチャリングの基本は3Dプリントで、設計の自由度や最終製品の品質向上など、製造に多くのメリットをもたらしています。

製造のための設計は歴史に

何世紀もの間、設計者は常に、複雑なアセンブリを実際に製造可能な部品に分解し、製造プロセスに適合するようにアウトプットをしなければなりませんでした。多くの場合、このプロセスではアセンブリを単純化する必要があり、全体的なソリューションに妥協が必要になる可能性があります。また、アセンブリを部品に分解した後は、その部品を製造するための金型や工具を設計する必要がありました。

アディティブ・マニュファクチャリングでは、金型や工具を使用しないため、プロトタイプの製作は量産品と変わらないコストで済みます。この事実は、設計者がデザイン空間を十分に探索し、実世界でテストできるさまざまなソリューションを構築する自由を意味します。コンピュータ・シミュレーションは、データを提供することでしか、その役割を果たせません。エンジン設計者が、さまざまなマニホールドの設計を簡単にトラックテストできる世界を想像してみてください。これこそ、デザイン・ドリブン・マニュファクチャリング（設計主導の製造）の世界です。

複雑さは自由に

アディティブ・マニュファクチャリングは、複雑さを実質的に自由にする時代をもたらします。複雑なオブジェクトも、シンプルなオブジェクトと同じように簡単にプリントすることができます。言い換えれば、金型や鋳造のような厳しい制約がないため、設計者が想像できるものだけが制約となります。

複雑さが自由になれば、最適な解決策を設計する能力が高まります。過去に不可能だったソリューションが、今では安価で簡単に作れるようになったのです。

オーダーメイドの製造

複雑さがなくなり、金型も不要になったので、1個作るのと1,000個作るのがほぼ同じコストで済むようになったのです。このことは、カスタムメイドの製品を簡単に生産できるオーダーメイド製造への扉を開くことになります。このように、オーダーメイドの製造が可能になることで、短納期やセットアップのコスト負担が軽減されます。

例えば、医療機器業界では、人工股関節から複雑な歯科用インプラントまで、オーダーメイドで簡単に作ることができます。病院が患者を採寸し、そのデータを医療機器メーカーに送り、メーカーが3Dモデルを更新し、新しいモデルを製造施設に送って、例えば人工股関節を現地でプリントアウトする日が近いうちにやってくるかもしれません。病院はもはや、さまざまな機器を注文して在庫を抱える必要はないのです。

オーダーメイドの製造は消費者向け製品にも及んでいます。Local Motorsは今、車を、そう、車をプリントしています。コンセプトは、ABS樹脂とカーボンファイバーの複合材を使ってボディを3Dプリントし、残りの部分は安全要件を満たすために標準的なプラットフォーム上に構築するというものです。最初のクルマは、デザインの準備からプロトタイプまで、わずか2カ月余りで完成しました。近い将来、消費者は自分の車の外観をコントロールし、主要な設計パラメータを変更して、カスタムフィットを実現できるようになるでしょう。

Local Motor's LM3D 3D-Printed Car (Render Courtesy of Local Motors)

より高品質に

アディティブマニュファクチャリングは3Dモデリングと連動しているため、製造図面が不要になります。モデルが仕様となるため、元の設計仕様を図面に変換し、さらに金型や工具、加工ルーチンに変換する必要がなく、より高い品質が得られます。

製品の品質向上には、次の2つがあります。

金型がなくなると、位置合わせの問題や金型の跡、または金型の摩耗による寸法のずれがなくなります。1,000台目も1台目と同じものを作ることができるのです。
同じ3Dモデルから作られるため、工場間のばらつきもありません。金型や製造の経験の差は関係ありません。

さらに、製造工程が減ることで、コスト削減だけでなく、工程でのミスの可能性も低くなります。

ソフトウェアサプライヤーにとっての意味

複雑なデザインを実現する能力が向上したこの製造革命では、使用するソフトウェアが積層造形のワークフローを認識し、その要件をサポートするために専用に構築されていることが必要です。印刷用の3Dモデルのデザイン、編集、ヒーリング、方向付けは重要なステップであり、生産量の増加と複雑化に伴い、自動化による高品質の維持は最も重要なことです。効果的なソリューションは、このワークフローのすべての側面を処理し、精密なポリゴンモデルからプリンタのマシンコード、そして最終的には最終製品へのシームレスな変換を可能にします。

アディティブ・マニュファクチャリングは、航空宇宙産業や医療産業ですでに大きな役割を果たしており、品質と精度が最も重要なその他の少量生産にも移行しています。しかし、より大量に製造できるアディティブ・マニュファクチャリングが登場すれば、消費者向けのオーダーメイド製造も可能になり、第4次産業革命の幕開けとなります。そして、第4次産業革命の到来です。