課題解決資料_3Dデータ活用編_vol1「金属3Dプリンタのメリット」

生産現場 課題発見・解決資料 Vol.１金属3Dプリンタのメリット のための 3Dデータ活用編　 デジタルものづくり創造企業 ものづくりの様々な現場の課題解決策を 3Dデータの活用を通してご提案していく資料です。 本頁では、3Dプリンタを活用したものづくりのメリットについてご紹介します。 3Dプリンタの新たな活用と実用に向けた課題とは 活躍の場が拡がる3Dプリンタ 製品ライフサイクルが短くなり多品種化が進む現在、設計・開発プロセスの短縮は多くの企業が抱える課題です。このよ うな状況を背景に、3D データがあれば加工の知識が無くても簡単に出力できる 3D プリンタは、短時間・低コストに試 作を繰り返すための効果的なツールとして広く普及しました。現在では、対応材料の拡大や新たな 3D プリント技術の登 場などにより活用の機会が拡がりつつあります。そこで、本資料では「3D プリンタの特徴を踏まえた最適な 3D データ の活用」をテーマに、注目の高まる金属 3Dプリンタに焦点を当てて活用メリットと課題をご紹介させていただきます。 金属3Dプリンタの活用 3Dプリンタの技術は金属製品の分野でも活用の幅が拡がっています。高付加価値製品の製作や少量生産の製造コスト（価 格・納期）削減に効果があることが認知されてきたことが主な要因です。これらの効果を発揮できる理由と実用に向けて どのような点が課題になるのかを、下記 3つの特長から解説していきます。 ①より自由な設計が可能 ②試作・製造時間の短縮 活用メリット 活用メリット どれだけ機能性の高い製品を設計しても “作ること” がで これまでの試作・製造プロセスでは、目まぐるしく変わる製 きなければ意味がありません。例えば、下図①のような金 品ニーズの変化に対応していくことができません。“より早 型の三次元冷却水配管。より冷却効率を上げようとした場 くお客様に製品を届けるため” に何ができるのか…それを実 合、冷却する対象物を均一に冷やすことが必要です。しかし、 現できるのが金属3Dプリンタの活用メリットです。例えば、 このような冷却水配管は、作ることが困難ですし作れない 右図②のように鋳造工程を省 ② 場合もあります。そんな “作れなかったものを作る” 場面 いた金属製品のダイレクトプ で活躍しているのが金属3Dプリンタです。 リント。さまざまな製造工程 課題① （型の製作、5 軸・複合加工機 どんな製品においても精度が必要な箇所が必ずあります。 による加工）を省くことで製 現状の金属 3D プリンタでは、作れる形状は増えるものの、 造時間の短縮が図れます。 鋳造工程を削減した試作 そのような精度に対応できるものはありません。熱を加え 課題② て造形する性質上、どうしても収縮や歪みが発生するから ものづくりのプロセスを改善できても使う機会がなければ です。“既存の技術と新しい技術の融合” がこれらの課題を 意味がありません。なぜ、使う機会が少ないのでしょうか？ 解決するカギとなります。 その理由の一つに “使用できる材料が少ない” ことが挙げ ① られます。まだまだ装置メーカーが使用材料を指定してい 金型の熱交換能力を高 るケースが多い現状です。もっと多様な材料（市販されて める三次元水冷管の造 形例。成形サイクルタ いる材料）への対応ができること、つまり “金属 3D プリ イムや品質向上が期待 ンタの汎用性を高めること” が今後の課題といえます。 できる ③生産コストの削減が図れる 活用メリット 課題③ ①、②でご紹介したように、“設計・開発プロセス” 及び” 試作・ どれだけ生産コストを削減しても、利益に繋がらなければ 製造プロセス” を改善することで、生産コストの削減が図 導入する必要がありません。損益分岐点をどこまで下げら れます。量産品の生産においては、一体構造による部品点 れるかは設備導入にあたり皆様が関心をもつ大事なポイン 数の削減などで組立コストの削減、試作製品・少量製品の トです。金属 3D プリンタに関しては、設備導入コストや 生産においては、金型レスによる製造及び管理コストの削 ランニングコストが高い状況です。“設備に関する直接的・ 減、などの効果が見込めます。 間接的なコストをどこまで下げられるか” も今後の課題と なります。 今回は、金属 3D プリンタの活用メリットと課題についてご紹介させていただきました。次回以降では、今回取り上げた課題 の解決策を掘り下げてご紹介させていただきます。「金属3Dプリンタの活用・解決編」も併せてご一読ください。 進化したローエンド3Dプリンタの活用