魏旭剛：人類の製造業の短い歴史を語る4つの短編小説

著者: 魏旭剛、Antarctic Bear 3D Printing Think Tank メンバー

この記事は 4,300 語以上あり、読むのに約 6 ～ 8 分かかります。

人間は言語と文字を習得し、それ以来他の動物とは大きく異なる存在になりました。
人類は製造技術を習得し、それ以来、すべてのものの支配者となり、地球の支配者となった。

数万年、数十万年、あるいは数百万年にも及ぶ人類の発展の歴史の中で、人類の製造技術に関してどのような興味深い歴史が生まれてきたのでしょうか。これらの画期的な出来事は何を意味するのでしょうか?

この記事は、人類の製造業の長い歴史を簡潔な言葉で記録しようとするものであり、そのため「製造業の簡潔な歴史」と名付けられています。

1. 石器を作るのは、長い進化の期間を要するため、簡単な作業ではありません。

時間: 約1万年前のある昼間座標: 現在のアフリカ東海岸の地域

7 匹のホモ・サピエンスが草むらや大きな木の後ろ、岩の下に静かに伏せて、獲物がゆっくりと近づいてくるのを神経質に待っていました。このホモ・サピエンスは今日は運が悪かった。一日中狩りをしても獲物を捕まえられなかったのだ。彼らが落胆し始めたちょうどその時、突然、一頭の象が遠くから彼らの方へ歩いてくるのが見えました。そこで彼らはすぐに待ち伏せエリアを計算し、象を狩る準備をしました。象は彼らにとってあまり適した獲物ではなかったが、彼らは今さらそんなことは気にしなかった。たとえ犠牲者が出たとしても、死ぬまで戦わなければならなかったのだ。

ホモ・サピエンスがあえて象と戦ったのは、鋭い木製の武器は言うまでもなく、狩猟用の武器として鋭くて丈夫な石器を作る方法をすでに学んでいたからだ。同時に、ホモサピエンスは強力なチーム戦闘モードを形成し、これらの原始的な装備を頼りに、多くの凶暴な獣を餌食にしてきました。

狩りの過程は刺激的で血なまぐさい。迷子になった象は必死に逃げようとしたが、7頭のホモサピエンスはみな戦闘経験が豊富なハンターであり、象を待つ運命は死だけだった。 7人のホモサピエンスが負傷し、2人が重傷を負った。

『紀元前1万年』や『宣元帝』などの映画を見たことがあるなら、この種のプロットをより直感的に理解できるかもしれません。

当時、人類はまだ石器時代にありましたが、すでに数十種類の石器を作ることができました。時間と労力はかかりましたが、少なくともある程度の製造技術を習得していました。部族間の競争は、誰がより高度で、より硬く、より鋭い石器を作れるかにかかっていました。 △古代人が作った石器（写真出典：インターネット）
当時、石器製造は最高レベルの製造業を代表していました。製造技術が乏しい部族は、数、組織力、そして運命に頼ってのみ生き残ることができます。

石器を作るという一見単純な作業は、人類が旧石器時代、中石器時代、新石器時代という3つの長い時代を経て、200万年以上もかかりました。もちろん、正直に言えば、石器時代を製造技術と呼ぶのは少々無理がある。

新石器時代には、人類は徐々に農耕、家畜の飼育、陶磁器の製造などを習得しました。これらのスキルツリーが点灯するにつれて、人間の自然を征服する能力は日々蓄積され、徐々に普通の動物の属性から脱却し、アイデアと規律を備えた高度な社会的な動物へと進化しています。

トラやライオン、ヒョウなどの野生動物の目には、人間は単なる獲物に過ぎないのかもしれないが、これらの動物たちも、人間がそんなに簡単に手出しできるものではないことを知っている。

ついにある日、人類は偶然にも冶金技術を習得し、金属機器の製造の時代を迎えました。その結果、人類の進歩のペースはゆっくりと加速し始めました。

2. 銅、青銅、その他の材料から作られた金属の製錬。

時代: 紀元前3000年頃場所: 現在の中東イラク

荘厳なバビロン城から5キロ離れたところに、大規模な軍隊が駐屯しています。この軍事キャンプは非常に大きく、約1万エーカーの面積をカバーし、数万人の兵士がここで訓練を行っています。軍のキャンプの北東の隅には武器庫があり、何百人もの屈強な男たちが昼夜を問わず武器を作っている。具体的には、赤銅（天然銅）の一種を精錬して銅製の武器を製造し、それが古代バビロニア帝国の対外拡大の切り札となった。

バビロンの銅職人と熟練した職人たちは、赤銅の製造技術を初めて習得したため、石器時代の部族よりはるかに先んじて、より長く、より複雑で、より鋭い武器を作ることができました。そのため、古代バビロンの王は武器の世代間格差の利点を頼りに軍隊を率いて各地を征服し、領土は拡大し続け、次第に巨大で繁栄する帝国となっていった。

他の国々が徐々に銅の製造技術を習得していくと、古代バビロニア帝国は青銅器時代に製造技術を高め、その後鉄の製造技術を習得し、他の国々に対して技術的優位性を維持し、栄光の地位を維持しました。

紀元前2000年頃、中国の青銅製造技術は完成に達していました。ちなみに、「芯完」という慣用句は、青銅合金の製錬工程を指します。溶鉱炉の炎が青く変われば、青銅合金中の不純物がすべて蒸発し、完璧な青銅器が製造できることを意味します。
△思母屋大四角鼎（写真出典：インターネット）
私たちがよく話題にする思母屋大方鼎は商王朝時代に作られたもので、これまで発掘された最も重い古代青銅器で、その重さは830キログラム以上あります。高さと迫力を兼ね備え、精巧な造りで、最高レベルの青銅製造技術を誇っています。今の言い伝えによれば、このような国宝は国家レベルの製造組織によってのみ作ることができる。

製造工程に必要な材料が増加するか減少するかによって定義され、今日の専門家や学者は古代人の冶金製造技術を等材料製造と総括しています。一般的に、人間の素材製造技術は6,000年から7,000年前から存在しています。

この時代、冶金鋳造技術はまだ標準的な手作業でした。鍛冶屋や熟練した職人は、うなり声や音を立てながら、金属器具をハンマーで打ち出して懸命に働きました。これらの器具は、人間が自然を改造するための強力なツールとなり、王朝の交代にも役割を果たしました。

冷兵器時代のきらめく剣と血みどろの戦いは、食後の会話に数え切れないほどの話題を残した。金属製造のレベルが向上するにつれ、人類文明の歴史は興隆、衰退、昇華、そして螺旋状に進歩してきた。

毛沢東主席は人類社会の発展を極めて詩的な言葉で表現し、「何新浪が歴史を読む」という詩を書いた。

男と猿は互いに別れを告げた。
私が子供の頃は、それを挽くのにほんの少しの石しか使われていませんでした。
銅と鉄の炉に炎が上がっていますが、いつわかるでしょうか?
しかし、数千の寒さと暑さ。
この世界では笑うことは稀なので、戦場では互いに頭を下げる。
血は郊外中に流れた。
記事を読んだ後、頭は雪で覆われていますが、斑点と数本の痕跡はまだ覚えています。
五帝三帝の聖なる行為は、数え切れないほどの通行人を騙してきました。
ロマンチックな人物は何人いますか？
盗賊芝と荘喬の評判が広まると、陳王は立ち上がり、黄斧を振るった。
歌はまだ終わっていなかった、東は白かった。

数百万年にわたる人類の歴史をわずか 135 語で要約できるほど凝縮された簡潔な言葉を使うことができるのは、毛沢東主席のような偉大な政治家、軍事戦略家、思想家、作家だけでしょう。

200万年以上の長きにわたる石器時代と比較すると、金属製造技術の支援により、人類社会の発展はわずか数千年でその活動半径を無限に拡大し、止められないものとなっています。この期間中、人間もまた高度な動物から、記録に残る文明の歴史を持つ新しい種へと進化しました。

3. 産業革命、減算型製造業がピークに達する。

時代: 18 世紀場所: イギリス

1764 年のある日、空は曇っていて、イギリスの繊維労働者ジェームズ・ハーグリーブスは機嫌が悪かった。工場の紡績機は遅いだけでなく、エラーも起こりやすかったため、彼は上司のウィリアムに何度も叱責されていました。

忙しい一日を終えて、ハーグリーブスはようやくすべてを整理した。もう夜も遅く、彼は疲れた体を引きずって家に戻った。家の中は薄暗く、ハーグリーブスさんはドアを開けた後、妻が使っていた紡績機を誤って蹴り倒してしまい、慌てて糸を直そうとした。しかし、かがんだとき、彼は突然びっくりしました。蹴り倒された紡績機はまだ回っていましたが、もともと水平だった紡錘が垂直になっていたのです。

常に考え続ける繊維技術者である彼に、突然ひらめきが浮かびました。複数の紡錘を垂直に並べ、糸車で駆動すれば、一度にもっと多くの糸を紡ぐことができるのではないか？

ハーグリーブスは非常に興奮し、すぐに作業を始めました。翌日、彼は糸車で8つの垂直スピンドルを駆動する新しい紡績機を製作し、効率を8倍に高めました。彼は興奮して、妻を引っ張ってイギリスのダンスを踊らせました。この機械があれば、家族はすぐに裕福になるだろうと彼は知っていました。

△画像出典：インターネット。娘ジェニーは両親が飛び跳ねたり踊ったりする様子を静かに見ながら、少し戸惑いを感じていた。ハーグリーブス氏は娘を抱き上げ、キスをして叫んだ。「この機械は『ジェニー紡績機』と呼ぶべきだと思う。そう、ジェニー紡績機。本当にすごいよ！」

ジェニー紡績機はまさに機械でした。まだ手で回す紡績機でしたが、紡績能力は8倍に増加しました。それはすぐに伝統的な手工芸の糸車を圧倒し、第一次産業革命の始まりとなりました。

△ワットが発明した蒸気機関（写真提供：インターネット）

時は進み、1776年、イギリスの発明家ワットはついに実用的な価値のある最初の蒸気機関を発明しました。絶え間ない改良を経て、新型蒸気機関は万能の原動機となり、あらゆる分野で広く使用されるようになり、人類は大規模な機械産業の時代を迎えました。

技術的な発明への扉が開かれ、人類が想像力を働かせて頭脳を使う勇気を持つようになると、人類の進歩を阻止できる力はなくなるでしょう。その結果、第二次、第三次産業革命が次々と爆発的に起こり、それぞれが以前のものよりも激しく、時間はかからず、より大きな変化をもたらしました。

しかし、製造業における原材料の増減という観点から見ると、過去300年間でどれだけ大きな技術革新があったとしても、依然として減算型製造業に分類され、膨大な材料の無駄が生じています。一部の分野の製品では、材料廃棄が 80% を超えることもあります。減算型製造技術はピークに達し、人類が新たな遊び方を模索する臨界点に達しました。

現在、第四次産業革命は始まったばかりです。人類はもはや地球を支配したり宇宙を旅したりするだけでは満足せず、宇宙のあらゆるものの変革者、支配者になることを望んでいます。つまり、人間は自らを神格化したいのです。

4. ゼロから始めて、積層造形は30周年を迎えました。

時期: 1983年場所: アメリカ合衆国

44歳のチャールズ・ハル氏は、専門はエンジニアで、紫外線機器メーカーUVP社の技術担当副社長である。同社は機器製造のほか、家具や紙製品の表面のコーティングを紫外線で硬化させるサービスも提供している。

技術的な原理は非常に単純で、液体の感光性樹脂が紫外線に触れると固体に変わるというものです。

ハルの日々の仕事は、さまざまな紫外線ランプを操作して、液体の樹脂を固体に変えることだ。ほとんどの人にとって、この種の仕事は単調で退屈であり、技術的なスキルをあまり必要としないようです。

しかし、謙虚で勤勉なハルは、これまでと変わらず献身的であり、この魔法のようなプロセスに初恋のように情熱を注いでいます。ある日、ハルは液体樹脂が固まる過程を観察していたとき、突然大胆なアイデアを思いつきました。感光性樹脂の表面に紫外線を一層ずつ照射して、点から線へ、そして線から面へと層ごとに固体に変え、そして何百、何千もの薄い層を重ね合わせることができれば、どんな三次元の物体でも作れるのではないか、と。

ハルは自分のアイデアに興奮し、エンジニアとしてすぐに行動を起こしました。研究室で数か月にわたって実験を繰り返した後、ハル氏はついにプロトタイプの構築に成功し、最初の 3D プリントオブジェクトを制作しました。彼は成功した！

1984 年 8 月、ハルを発明者として、UVP は世界初の SLA 特許を申請しました。これは世界最古の 3D プリンティング特許です。 1986年3月11日、ハルは正式に特許認可を取得しました。

1986 年、元の会社にはこの新しい技術のさらなる開発をサポートする能力も意欲もなかったため、ハルは辞職し、発明の商品化に専念する 3D Systems を設立しました。

3D Systemsは1988年に最初の商用装置であるSLA-250を発売しました。この装置の発売は3Dプリント技術の発展における画期的な出来事となり、光硬化ラピッドプロトタイピング技術は世界中で急速に広く使用されるようになりました。

初期の製品は常に大きくてかさばる印象でしたが、今日の 3D プリンターはサイズがはるかに小さく、性能と機能は初期の製品よりも数百倍優れています。初期のコンピューターから今日のスマートフォンに至るまで、わずか数十年の間に起こった変化について考えてみましょう。

世界は非常に広いので、技術には複数のソースが存在する可能性があることに留意する必要があります。実はハルは光硬化技術の最初の研究者ではなかった。

1977年、アメリカのスウェインソン教授は、放射線を利用して物質の相変化を誘発し、三次元物体を作製することを提案しました。しかし、資金の問題により、このプロジェクトは 1980 年に中止されました。同時に、他の研究室でも同様の研究が行われていましたが、いずれも成果には至りませんでした。

ハル氏が最終的に 3D プリントの父となり、全米発明家の殿堂入りを果たしたのは、彼の人生経験によるものですが、さらに重要なのは、彼が設立した会社が常に最前線に立ち、世界の 3D プリント業界の巨人となったことです。

初期の段階では、このタイプのテクノロジーには、ラピッドプロトタイピング、3D プリント、ソリッドフリー製造など、さまざまな名前がありました。

30年以上の進化を経て、専門家は、製造材料が徐々に増加し、製品が無から有へ、つまり0から1へと形成されるという事実に基づいて、「付加製造」、一般に「3Dプリンティング」と呼ばれる用語を統一しました。

2019年現在、積層造形技術は36年にわたって開発され、初期の頃と比べると100倍以上も進歩しています。付加製造技術は長い間、生活の各分野で広く深く利用され、大規模なカスタマイズ生産と製造のプロセスを開始し、人類の第四次産業革命の中核技術の1つとなっています。

デジタル情報技術が数十年にわたる反復的な発展を経て、インターネット技術の偉大な時代を誕生させ、ビッグデータ、クラウドコンピューティング、人工知能、VRなどの技術を生み出したとすれば、デジタル積層造形技術は人間を制約から解放し、夢のように好きなように考え、好きなものを創造できるようにし、12兆ドル規模の世界の製造業に革命的な影響をもたらしています。

今後数十年で、私たちは第四次産業革命を直接体験し、付加製造技術の大きな変化を目撃することになるでしょう。人類は必然の王国から自由の王国へと移行すると予想されます。

読者の皆様、将来を楽しみにしていますか？準備はできたか？

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