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様々な業界に影響を与えた3Dプリンタは、製造業でも活用されています。10年ほど前から低価格の3Dプリンタが徐々に注目を集め、製造業では昨今試作品向けに活用されています。上手く活用することによって、時には新たなビジネスチャンスを掴めることもできます。そこで3Dプリンターを活用するポイントや、メリットなどを見ていきます。

 

製造業でも活用できる3Dプリンターとは何か

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パソコンなどであらかじめ設計した立体的なデータを参考にして、3Dプリンターは実体化するように印刷していきます。立体造形物を通常の紙へ印刷するプリンターと違い、より細かく成形することができます。昨今製造業でも模型などを作る時に活用されており、より具体的な検討を行えるようになってきています。

主に液体金属やプラスチックの樹脂などを活用して、パソコンなどで作成したデータを基礎にして重ね塗りなどを行います。 昔は1,000万円以上の3Dプリンターが多く、普及する前は高嶺の花ともいわれていました。しかし注目を集めて行く中で、徐々に3Dプリンターは安くなっていきました。これが中小企業でも活用しやすい状態となり、模型などによる試作品を作れる状況を作っていきました。今では3Dプリンターは製造業でも活用され、販売品に近い状態で模型や試作品を作ることができるようになっています。

導入して得られるメリットとデメリット

3Dプリンター

3Dプリンターはメリットとしては本物に近い形で模型をスピーディーに作り出すことができるので、製作するまでの時間を短縮することができます。また製品も作り出すことができるため、コストパフォーマンスに優れています。製造業では様々な部品を作り出すには形を生み出す金型から準備しなければなりませんでしたが、3Dプリンターによって完成形のデータを一気に作り出すことができます。データさえあれば製品を開発したり、製造することも可能です。

そして試作品でも細かく仕上げることができるので、事前に実作業に近いシミュレーションを考えることができます。これが品質向上や安定化につながっていきます。その都度データが有れば、必要な分だけ製造可能です。これで在庫も余分に作る必要がないので、場所などのコストも考えずに済みます。

一方でデメリットとしてはデータを作るために専門的な知識が必要となるので、習熟期間が必要です。また実用的な価格になっていないこともあり、導入時のコストは大きくなってしまいます。発展途上の状況が続いているので、材料もコストが高くなってしまいます。開発用のアプリケーションも少ないので、習熟するまで時間も必要です。費用対効果もしっかりと検討しなければ、十分活用することができません。事前に導入するか検討しながら、コストをある程度明確に弾き出しておくといいでしょう。

SLSともいわれる粉末焼結積層方式

レーザー

粉末状の金属や樹脂素材を利用するのが粉末焼結積層方式で、素材を高い出力になるレーザーを使って造形していきます。素材が徐々に硬くなっていき、細かい部分へ何度も照射することによって仕上げていきます。複雑な形状に向いていて、金属素材を使うことができるので強度も期待できます。製造業でも耐久性の高い製品を製造する時に活用されていて、腕時計などの部品に活用されることもあります。

FDMともいわれる熱熔解積層方式

個人向けの3Dプリンターは熱溶解積層方式が採用されており、FDM方式といわれることもあります。フィギュアなどで活用されることがあり、ビジネスでは工業製品の試作品で活用できます。主に樹脂を利用しており、塊に対して熱を加えて溶かしながら加工していきます。素材が積み重なっていきながら、造形していく形になります。

価格も安いですが、機器によってはスピードが遅いです。また小さいサイズのみ対応していることもあるので、製造業の中でも大きな製品を扱う時には対応していないこともあるので注意しなければなりません。

SLAともいわれる光造形方式

液状になっている樹脂を利用して成形する光造形方式は、SLA方式といわれることもあります。紫外線を使って硬めていきますが、一層ずつ硬化させていきます。この方式は様々な3Dプリンターの中でも、長い歴史を持っています。アクリルなどの樹脂を利用しますが、透明度が高い製品を成形することも可能です。クオリティが高く、滑らかな仕上がりを期待することができます。耐久力も高く、試作品などに向いています。

インクジェット方式も活用されている

従来の紙へ印刷するプリンターのように、インクジェット方式を採用する3Dプリンターもあります。素材をノズルで吹き付けながら積み上げていき、徐々に造形していきます。紫外線を照射しながら硬くしていき、精度が高い造形を行うことが可能です。射出量も常にコントロールできるので、綺麗に仕上げられます。

しかし変色しやすかったり、値段が少し高めです。完成品に近い状態で試作品を生み出すことができますが、コスト面を考えながら導入を検討することが重要です。 他にもインクジェット粉末積層方式というのがあり、敷き詰めた粉末状の石膏を使って造形していきます。完了すると周囲の石膏を自動的に除去しながら、綺麗に形ができあがっていきます。費用がかからないので、揃える時にはコストを抑えることができます。

製造業における3Dプリンターの活用方法

製造業自動化

3Dプリンターは様々な素材を準備することもありますが、作業効率はアップすることでしょう。複数の工程も一気にクリアしながら造形していきますが、製造業でも活用できるか検討されています。細かく部品となると時間が必要で、大量生産には厳しいと思っていいでしょう。ただ製造業で今後も3Dプリンターを導入しようとする企業が増えてきていますが、色々な理由があります。

試作品をスピーディーに開発できる

試作品を細かい部分までスピーディーに仕上げたい時には、3Dプリンターが活用できます。データを読み込ませて、自動的に3Dプリンターで製作することができます。時間もさほどかかりませんが、何より人手を少なくすることができます。昨今は新型コロナウイルスが蔓延しており、人員削減しながらもクオリティや製造量を維持させる動きが出ています。デジタル化などで自動的に処理できるように対応する企業も増えており、今後も3Dプリンターのニーズは高まることでしょう。

サプライチェーンの短縮化を狙える

海外に散らばっている生産拠点について昨今検討する企業が増えており、海外から日本へ戻そうと検討しているケースもあります。地産地消を活発化させたい企業も増えていますが、コストを抑える上で3Dプリンターを活用する傾向にあります。試作品などを開発する時に3Dプリンターによって、形状や品質を把握することができます。内容をチェックしながら材料の調達から生産そして販売し消費するまで日本で対応できれば、収益のサイクルもスピーディーになります。

海外に拠点をいくつか構えていると、どうしても費用や手間がかかってしまいます。3Dプリンターが使えれば、試作品などを作る際に大規模な土地などを必要としません。デジタル化の支援を国からも受けることができるので、よりサプライチェーンの短縮化も目指せます。

さいごに

製造業において着実に3Dプリンターが導入されており、試作品などで確実に活用されています。DX化を目指す製造業において、3Dプリンターも必要不可欠といっていいでしょう。市場も拡大傾向にある3Dプリンターは、新たなビジネスチャンスを掴むだけでなく生産体制を大きく変えることも期待できます。様々な3Dプリンターが出回っているので、自社に合ったタイプを選択して活用しましょう。

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