3Dプリンターとは?

3Dプリンターを一言でいうと?

3Dプリンターとは3DCADの設計データをもとにして、スライスされた2次元の層を1枚ずつ積み重ねていくことによって、立体モデルを製作する機械のことを指します。薄い層を積み上げる積層方式を基本としながら、液状の樹脂を紫外線で少しずつ硬化させる「光造形方式」や、熱で溶かした樹脂を積み重ねる「FDM方式」など、様々な方式のプリンターが存在します。

画像:3Dデータ

3Dデータ

画像:3Dプリンター出力(造形)

3Dプリンター出力(造形)

画像:造形完了

造形完了

あらゆる場面で活用されている3Dプリンター

意匠確認

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商品企画の際、3Dプリンターで立体模型を用意すれば完成イメージが共有できます。特にデザインプレゼンテーションにおいては、仕様書やイラストだけで伝えるよりも格段に訴求力が上がります。

試作

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工業製品の設計・開発段階において、内部構造や動作状況を確認するための試作品。これを3Dプリンターなら金型不要で短期間・低コストにて作成、評価でき、製品開発のリードタイム短縮につながります。

画像:型 クリックで拡大

射出成形やプレス成形に用いる型(金型)。工業製品の設計・開発段階においては、試作用の簡易型が繰り返し利用されますが、これを3Dプリンターで作成することで、短期間・低コストの試作を実現します。

治工具

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製品の多品種小ロット化に伴い、製造現場で使う治具の多品種化も求められています。3Dプリンターは治具を短納期で製作でき、追加工や設計変更にも柔軟に対応可能。複雑な形状や軽量化も容易なため、生産性の向上にもつながります。

最終製品

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一品ものの特注品、少量生産品、交換部品などの最終製品をダイレクトに3Dプリンターで製造すれば、型の製作工程が不要に。コスト削減するとともに製造リードタイムを短縮し、顧客が必要とする個数を適時に納品できます。

建設・建築模型

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3Dプリンターで建物を短期間で忠実に再現可能なため、施工主へのプレゼンテーションで早期に完成品のイメージを共できます。また、内部構造の把握もしやすいため、工法の検討にも役立てることができます。

ものづくりを支える3Dプリンターの効果

昨今の日本のものづくり現場では、市場の個々のニーズに合わせるため、多品種小ロットの高付加価値製品へのシフトがますます加速しています。そのような中、ものづくりの各工程において、3Dプリンターが活躍する領域がますます拡がってきていることから、製造業での3Dプリンターの活用が急速にすすみ、ものづくりを支える重要な役割を担っています。

画像:生産コスト/工数の効率化

後工程の負荷を前倒しするフロントローディング(front-loading)

生産現場で発生しうる問題を設計段階で洗い出すことで、多くの無駄を排除できます。3Dプリンターがあれば設計しながらデータを形にし、「スムーズに組み立てられるか」「正しく動作するか」といった検証が可能となります。

短期間で試作するラピッドプロトタイピング(Rapid Prototyping)

製品の形状や構造、動作を確認するために試作は重要ですが、従来は製造に数日から数週間要するのが当たり前でした。3Dプリンターであれば大幅に製造期間を短縮でき、試作を重ねることができます。短期間に優れた製品をつくり上げるため、もはや3Dプリンターは欠かせないものとなっています。

型や治具などを短期間でつくるラピッドツーリング(Rapid Tooling)

射出成形鋳造に用いる型や治具なども、3Dプリンターですぐに作成できます。必要に応じてオンデマンドで型や治具の準備が可能となるため生産性の向上につながります。また、型や治具のストックが不要となるため在庫コスト削減とスペースの効率化が図れます。

データから直接製品をつくるラピッドマニファクチャリング(Rapid Manufacturing)

一品ものの特注品など少量であれば、3Dプリンターで最終製品を製造することも効果的です。型などを用意せず、設計して即座に製造・出荷することが可能となるため、個々の顧客の要望に迅速に対応できるようになります。

効果① 開発期間の短縮

社内に3Dプリンターがあれば、外注した試作品を何週間も待つ必要はなくなります。3週間かかっていたものが1日にできてしまう例もあるほど、造形にかかる時間は劇的に改善されます。またコストや時間の低減により容易に試作ができることから、設計や企画の段階でも現物を見ながらの検証ができるため、思いがけない手戻りを減らすことにもつながります。また、一部のハイエンドな産業用3Dプリンターでは、従来の金型製作よりも短納期な仮型成型や、最終製品の製造ができるため、生産工程全体の短縮が可能となっています。

画像:効果① 開発期間の短縮

効果② コストの削減

一般的な生産プロセスにおいて、試作は量産の直前に行われることが多く、不意に見つかる問題によって、金型の作り直しなど思いもよらぬコストがかかることがあります。またこうした問題による製品リリースの遅れは販売の機会損失を生んでしまう恐れもあります。しかし、設計やデザインの段階で、リアルな試作品を手に取って確認することができれば、図面やモニター上ではわからなかった問題点や思わぬ改善点に気づくことができるため、作り直しのリスクを大きく減らすことができ、結果として全体のコストダウンにつながります。

画像:効果② コストの削減

効果③ コミュニケーションの活性化

仕様書や図面だけのやり取りでは、思わぬミスコミュニケーションが発生してしまうものです。頭でイメージしたものよりも、実際の造形物に見て、触れることで意思疎通の齟齬がなくなり、新しいアイディアも生まれます。その結果、製品企画が活性化され、新製品投入までのサイクル短縮などが期待できます。

画像:効果③ コミュニケーションの活性化

効果④ 作業効率/品質のアップ

3Dプリンターで作った試作品で、実際の部品との組み付け確認を行ったり、組立治具や検査用治具で製品の組立・検査を行うこともできます。複雑な形状も簡単に作れてしまう3Dプリンターならではの特徴を活かした生産プロセスの改善により、組み立て作業を簡素化したり、生産品質の向上に役立てることもできます。

画像:効果④ 作業効率/品質のアップ