フォーブス: 3D プリンティング - 2020 年の展望

出典：フォーブス中国

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3D プリンティングは通過儀礼に近づいています。つい最近まで、機械が自分の頭の模型を印刷したり、有名な建物のミニチュア模型を作成したりするのを見たら、私たちは喜んだことでしょう。数年後には、新世代の機器で医療機器や移植可能な人体部位を印刷できるようになるでしょう。産業用3Dプリント技術は急速な発展を遂げています。 2020年、この分野の発展が期待されます。

3D プリンティングの技術的な名称は付加製造であり、これは私たちが物を作る方法を完全に変え、多くの新しい機会をもたらす可能性があります。この技術は、切断や溶接を伴わず、材料を層ごとに徐々に積み重ねていくものです。この技術を使用すると、部品に異なる物理的特性を与える新しい部品形状を作成できます。たとえば、ハニカム構造は重量を軽減し、強度を高めることができます。したがって、3D プリントは産業用途にとって強力なツールとなり得ます。今日では、より軽量で、より高温に強く、より強度の高い部品を製造できます。同じ製品を 3D プリントでより少ない部品で製造できます。ゼネラル・エレクトリック社のエンジニアは、航空機エンジンの部品数を 855 個から 12 個に削減し、組み立てプロセスを大幅に簡素化しました。

付加製造により物事を簡素化できます。製品の形状は非常に複雑になる場合がありますが、プロセスは簡素化できます。同時に、積層造形は部品の数を減らすことにも役立ち、それによって作業の複雑さを軽減します。

3Dプリンティングでは、新しい材料も使用できるため、材料研究の発展や積層造形に適した新しい材料の開発が促進されます。人工知能の助けと3Dプリントの促進により、2020年には新素材の発見が加速すると予想されます。

付加製造は、産業革命 4.0 の時代に重要な役割を果たします。付加製造は従来の規模の経済を変え、小規模および零細工場が優れた経済効率を達成できるようにします。付加製造はすでに、グローバルサプライチェーンの変革とローカルネットワークの強化に役割を果たしています。

もちろん、2020 年の最もエキサイティングなニュースは、3D プリント技術自体の発展から生まれるはずです。 3D プリンターメーカーは、さまざまな面でデバイスのパフォーマンスを向上させるために懸命に取り組んでいます。

3D プリンターはより高速になります: 積層造形を大規模に行う場合、3D プリンターの出力を大幅に増やす必要があり、それは印刷速度も上げる必要があることを意味します。連続起業家のボブ・シュワルツ氏が設立した Impossible Objects は、サーマルインクジェット技術を使用して 2D 印刷の速度特性を活用し、3D 印刷の速度限界に挑戦しています。同社は今年初めに新しいデバイスを発売した。この装置は、従来の 3D プリントよりも 10 倍高速になるように設計されています。競争が始まりました。 2020年には、速度記録が次々と破られると予想されています。

3D プリンターは、より多くの種類の場所を「占有」するようになります。付加製造は繊細な作業です。多くの 3D プリンターと同様に、付加製造は温度と湿度が制御され、異物から保護されたチャンバー内で行われます。この要件は、3D 印刷装置の機能に大きな影響を与える可能性があります。 MELD Manufacturing が開発した機器は、制御された環境を必要とせずに印刷できます。これらのデバイスは、掘削リグや軍事作戦の最前線など「現場」で動作できます。環境制御されたキャビンは必要ないため、それに伴う制限はありません。また、より大きな部品を印刷でき、新しい部品の製造や古い部品の修理に使用できます。 2020 年には、3D プリンターがさらに多くの種類のリモート環境で稼働するようになると予想されます。遠く離れた、人がアクセスしにくい鉱山地域があるとします。設備部品の交換が必要な場合、部品の発送を待つ必要がなく、その場で印刷できるため、生産ロスを大幅に削減できます。

3D プリンターはより多用途になり、ますます多様な材料を処理および組み合わせることができるようになります。 Markforged は、さまざまな金属、超合金、ナイロン、短炭素繊維を印刷できる装置を開発しました。 Impossible Objects と BASF は、積層造形用の新素材の開発を加速するために協力しています。 Impossible Objects 社の Bob Swartz 氏は、「3D 印刷の問題は材料科学の問題です」と述べています。Xjet 社が開発した「ナノ粒子噴射技術」により、同じ装置で金属とセラミックを印刷できます。同じ印刷製品でも、継ぎ目がなく、部分によって組成や特性が異なります。 2020 年には、3D プリンターでさらに多くの種類の材料を使用および混合できるようになると予想されており、積層造形技術の進歩により、新しい材料の発見が加速すると予想されます。

ソフトウェアの進歩により、3D プリントの機能も向上します。積層造形プロセスのデジタル化が進んでいます。 3D プリントの主な利点は、デジタル設計図を変更するだけで部品の設計を変更できることです。これにより、設計、検証、テスト、量産までのスピードが大幅に向上します。付加製造においてはソフトウェアがより大きな役割を果たします。 Essentium はすでに、材料や押し出し温度などの生産ルールをチェックするソフトウェアを使用しています。 Markforged が開発したソリューションはクラウドコンピューティングをベースとしているため、製品や部品を 1 つの場所で設計し、数千マイル離れた別の場所で瞬時に生産することができます。これにより、同じ会社の異なる生産施設が同じ設計図をリアルタイムで共有できるようになります。 2020 年には、IP セキュリティ、リモートコラボレーション、製造精度を強化する、積層造形向けの新しいソフトウェアソリューションが登場すると予想されます。

3D プリンティングエコシステムは加速的な開発を実現し、協力が加速します。明らかに、3D プリントの可能性を最大限に引き出すには、さまざまな規模、さまざまな背景、さまざまな技術的知識を持つ企業間の連携が必要になります。前述のImpossible ObjectsとBASFのコラボレーションは、付加製造と新素材開発の間で達成できる相乗効果の一例です。同時に、3D プリントにより新しい形状を探索できるようになり、工業デザイナーは考え方を変えてまったく新しい製品やコンポーネントを想像する必要が出てきます。人工知能はジェネレーティブデザインプロセスを強化することができます。同時に、新世代の工業デザイナーを育成するための教育・研修プログラムも必要です。従来のカテゴリー間のコラボレーションにより、上記のプロセスがスピードアップします。同時に、製造サービスプラットフォーム上で協力することで、生産能力の利用効率が向上し、製造業者は 3D プリント機能をより柔軟に活用できるようになります。

2020 年には、3D プリンティングが第 4 次産業革命で最も変革的で影響力のあるテクノロジーの 1 つとなることが証明されるでしょう。

Marco Annunziata 氏は Forbes の寄稿者であり、ここで述べられている意見は同氏自身のものです。翻訳：ジョー

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