金属3Dプリントの専門家ヤン・ヨンチアン：スマート製造の夢を実現するために、彼は10年間「ベンチ」に座っていた

レーザービームは材料を摂氏1000度以上の温度にまで加熱し、金属粉末を瞬時に溶かして急速に固化させます。コンピュータードライバーによって制御され、この溶解と凝固のプロセスが目まぐるしいスピードで繰り返され、精密な人工骨インプラントが徐々に形成されます。中国初の国家級3Dプリントインキュベーション拠点である広州3Dプリント産業パークでは、華南理工大学のヤン・ヨンチアン教授がワークショップで金属3Dプリンターのデバッグプロセスを熱心に観察していました。

彼が率いる技術陣のたゆまぬ努力のおかげで、最初のバッチである 18 台の金属 3D プリンターが製造され、デバッグ中です。楊勇強氏は平日、週末を問わず、暇な時はいつでも3D工業団地を訪れ、会社の幹部と金属3Dプリント技術をさらに向上させる方法について話し合います。国内の金属3Dプリントの第一人者として、彼は金属3Dプリントをできるだけ早く産業化することを望んでおり、この道のりは彼にとって10年にも及ぶものでした。

闘士：楊勇強は華南理工大学の教授であり、博士課程の指導者でもあり、1982年、1987年、1993年に天津大学機械工学部でそれぞれ学士号、修士号、博士号を取得しました。彼は現在、中国機械工学会付加製造部門のエグゼクティブディレクターおよび設計委員会のディレクター、中国3D印刷技術産業連盟の副会長、広東付加製造（3D印刷）協会の会長、広東3D印刷標準化委員会のディレクター、広東レーザー産業協会のスーパーバイザー、およびアメリカレーザー協会（LIA）のシニアメンバーを務めています。

楊勇強教授は、積層造形（3Dプリント）、レーザー材料加工、溶接設備と技術の分野で多くの研究を行ってきました。国内初の選択的レーザー溶融（SLM）ラピッドプロトタイピングマシンの開発に成功し、金属部品の直接ラピッドプロトタイピングを実現し、デジタル化、ネットワーク化、パーソナライゼーション、カスタマイズを特徴とする金属3Dプリント技術を医療分野に応用しました。

2013年以来、科学技術部、国家自然科学基金の国際協力プロジェクト、広東省の主要プロジェクトなど30件以上のプロジェクトに取り組んできました。彼は 260 本以上の学術論文を発表しており、そのうち 150 本以上が SCI に索引付けされています。中国、米国、ドイツで44件の発明特許と100件以上の実用新案特許が認可されました。

金属3Dプリントチーム
中国ではテクノロジーが主導的な地位を占めている<br /> 楊勇強さんの前では、金属3Dプリンターが高速で稼働していた。 3 立方センチメートルのモデルは、機械のコンピューターによって事実上 1,000 層に「カット」されました。

金属 3D プリンターを使用して印刷された金属オブジェクト「当社の印刷精度は非常に高く、印刷が完了するまでに 2 時間しかかかりません。」このデータは、Yang Yongqiang 氏を非常に誇りに思っています。同氏によれば、この機械の作業精度はミクロン（1000分の1ミリメートル）単位で計算され、点から線、線から面、面から形状へと、さまざまな複雑な部品を最小20ミクロンの精度で成形できるという。

「金属製のクラウン、固定ブリッジ、インプラントからジュエリー、特殊形状の部品、航空宇宙アクセサリーまで、この金属3Dプリンターですべて製造できます。」楊勇強氏は、華南理工大学の研究開発チームは、手術ガイド、股関節プレート、その他のインプラントを含む3Dプリント医療機器を多くの臨床病院に提供してきたと語った。数十の臨床試験を無事に完了し、画期的な成功を収め、手術の量を減らし、患者の回復を早めました。

「3Dプリンティングは、私たちの伝統的な生産とライフスタイルを急速に変えています。世界を変える技術として、3Dプリンティングは新たな科学産業革命を推進しています。国内外の企業や研究機関は、3Dプリンティング技術を使用して、航空機、ミサイル、衛星、有人宇宙船の部品だけでなく、エンジン、ドローン、完全な超小型衛星も印刷しています」とヤン・ヨンチアン教授は述べています。

3D プリントが「世界を変える技術」であるならば、レーザー選択溶融金属 3D プリントは、3D プリント業界の最先端技術です。華南理工大学は、レーザー選択溶融金属3Dプリント装置、プロセス、応用技術を体系的に研究する中国最古の科学研究機関であり、金属3Dプリントの「黄埔軍事アカデミー」として知られています。学術リーダーの楊勇強教授はチームを率いて、国内初のレーザー選択溶融金属3Dプリンターと世界初の3Dプリントによる歯列矯正用舌側ブラケット製品直接製造を開発し、金属3Dプリント技術を全国に普及させ、市場競争力のある3Dプリント設備およびアプリケーション企業を数多く育成しました。

広州雷佳の楊勇強氏の中核チームと技術は華南理工大学出身で、LaserAddシリーズの産業用金属3Dプリンターで長年の技術蓄積があり、世界最先端の高精度金属3Dプリンターを開発してきました。雷佳添加剤は工業団地に進出してからわずか1年半で6種類の機械を開発し、2018年の売上高は1000万元を超えると予想されています。その開発スピードは業界で伝説的とされています。

「HUSTの金属3Dプリント技術チームは中国をリードしています。」ヤン・ヨンチアン氏は記者団に対し、清華大学、西安交通大学、華中科技大学は、FDM、SLA、SLSなど中国の3Dプリント技術の源であり、中国の3Dプリント技術産業に多大な貢献を果たしてきたと語った。記者は、楊勇強教授が前向きなビジョンとたゆまぬ努力により、わが国で4番目の技術チームとなり、SLM金属3Dプリント設備、プロセス、応用技術について最も早く、最も体系的な研究を行ったことを知りました。

楊永強が開発した3Dプリント舌側ブラケット製造方法は、ドイツと米国で発明特許を取得し、世界をリードする地位にあります。また、中国、米国、欧州連合、ロシアで医療ライセンスを取得し、産業化を実現し、莫大な経済利益を生み出しています。

3Dプリント金属部品と関連認証技術の推進はかつて壁にぶつかった
10年間の実験研究がついに突破口を開いた イノベーションは一夜にして達成されるものではなく、技術開発から産業化までのプロセスも決して順調に進むものではありません。ヤン・ヨンチアン氏は、研究室で10年間研究と開発、技術の向上に取り組んできたと語った。

31年前、大学院を卒業した後、楊永強はレーザー加工技術を研究内容と方向として熱心に選びました。「当時、レーザーは最先端技術であり、中国のレーザー加工技術は比較的遅れており、国内には人材の不足がありました。私はこの技術の発展に非常に楽観的で、10年以上研究を続けています。」

「2002年以来、レーザークラッディング表面改質研究における長年の経験のおかげで、単層クラッディングコーティングの技術を多層堆積に拡張するというアイデアを思いつき、粉末レーザー選択溶融技術の探求を始めました。」

同氏は、金属3Dプリント産業の技術的進歩と成果は政府と大学の支援と切り離せないものだと述べた。

楊勇強は、茘湾区の3Dプリント産業パークで製造大国を築くという夢を抱き、2002年9月にレーザー選択溶融ラピッドプロトタイピング技術の研究準備を始めましたが、資金不足で途方に暮れていました。

当時、金属3Dプリンターは海外の大手企業によって独占されており、1台の価格は500万元でした。これに困っていたとき、政府と学校からの科学研究資金が楊永強さんを大いに助けてくれました。資金調達の際には、広東省科学技術庁から科学技術研究特別資金20万元、華南理工大学から苗木プロジェクト資金20万元が支給された。この40万元は楊永強氏が金属3Dプリンターを開発するための初期資金となった。

その後間もなく、楊勇強さんは北京の会社を設立し、技術と40万元の創業資金を共有してこの会社と協力し、設計した金属3Dプリンター設備の組み立てを手伝ってもらいたいと考えました。同社は廃棄した古い設備を改修に出し、楊勇強氏は科学研究資金40万元を出して主要なコア部品を購入した。 2004 年 4 月、ついに中国初のレーザー選択溶融ラピッドプロトタイピングマシンが誕生しました。

ヤン・ヨンチアンは最初の金属3Dプリンターで産業化への道を歩み始めました。

2004年8月、楊勇強は東莞長安に来て、地元の金型専門町に次々と3Dプリントを普及させました。しかし、現実は彼に冷水を浴びせた。

「当時、私たちの技術は限られており、ソフトウェアとハードウェアは成熟していませんでした。金型業界のメーカーは私たちを認めませんでした。彼らは、CNC工作機械の利点と金属3Dプリントの欠点、つまり寸法精度が不十分で、表面精度が低く、印刷された金属部品の密度と強度が不十分である点を比較しました。」しかし、ヤン・ヨンチアンはあきらめず、他の業界での金属3Dプリントの応用を研究し続けました。「たとえそれが冷たいベンチであっても、私はそれに座ります。あと数年座るのは怖くありません。10年座るとは思っていませんでした。」

過去 10 年間、Yang Yongqiang 氏は金属 3D プリント技術の研究を止めたことは一度もありません。 2005年以降、海外ではファイバーレーザーを3Dプリンター設備に応用し始めた。同時に楊勇強も広州市科学技術局（科技創新委員会）の広東・香港入札プロジェクトの支援を得て、当時40万元以上した200Wファイバーレーザーを購入し、ファイバーレーザーを光源とする金属3Dプリンター装置「Dimetal-280」を開発した。2007年には医療や宝石などの産業との融合も視野に入れ、金属3Dプリンター「Dimatal」シリーズを発売した。当社は2012年より北京大学第三病院と連携し、パーソナライズされた膝関節用3Dプリント技術の研究を行っており、画期的な成果を達成し、20件以上の特許を認可しており、今後1～2年以内にクラスIII医療機器ライセンスを取得し、北京大学第三病院やその他の病院での推進と応用に役立てる予定です。

2012年、3Dプリンティング業界はついに大きな発展の時代を迎えました。「特に2015年から2016年にかけて、3Dプリント企業が至る所で開花し、非常に急速に発展しました。金属3Dプリントの規模は、産業用および歯科用アプリケーションの実装により急速に発展し始め、年間成長率は20％から30％です。」

3Dプリンター業界の調査を専門とする米国の企業、ホールズ・レポートが発表した年次報告書によると、2017年の金属3Dプリンターの世界販売台数はわずか1,700台強だった。購入者は主に大学、研究機関、医療機関などに集中しています。「3Dプリンティングはまだ30年ほどしか経っていないが、特に金属3Dプリンティングの分野では、今後10年間で急成長期を迎えるだろう。我々は現在、世界の大手企業と同じスタートラインに立っており、彼らと並んで走れるし、さらには彼らをリードすることもできる」とヤン・ヨンチアン氏は語った。

国民精神、闘争精神を継承する
業績について言えば、彼は「チーム」について話すのが好きである
金属3Dプリント業界のリーダーであるにもかかわらず、楊勇強は自分のことをあまり語らず、いつもこう言っています。「私たちはチームであり、これはチームの総合力の結果です。」過去16年間で、華南理工大学の金属3Dプリントチームは、260件以上の特許、40件の発明特許、99件の実用新案特許、複数のソフトウェア著作権と外観特許を申請しており、中国の金属3Dプリント分野で最も多くの知的財産権と最も完全なレイアウトを持つチームです。「SUSTCは中国の金属3Dプリント業界の『黄埔軍事学校』だと誰もが言う。多くの国内大手企業の技術源はここから来ている」とヤン・ヨンチアン氏は語った。

闘争の背景
地元の医療機器産業の高度化を推進する<br /> 3Dプリント業界の調査を専門とする米国の企業、ホールズ・レポートが発表した年次報告書によると、2018年までに世界の3Dプリント市場は125億ドルに達し、2014年と比べて4倍に増加する見込みだ。今後、技術システムの段階的な改善、応用分野の加速的な拡大、産業チェーンの継続的な形成により、世界の3Dプリンティング市場はさらに爆発的な成長を迎える可能性があります。

2017年11月30日、工業情報化部、国家発展改革委員会、教育部、公安部、財政部、商務部、文化部、国家衛生計画生育委員会、国有資産監督管理委員会、税関総署、品質監督検疫総局、国家知識産権局など12の部門は、「付加製造産業発展行動計画（2017-2020）」の公布に関する通知を発行した。計画によると、2020年までに付加製造産業の年間売上高は200億元を超え、年間平均成長率は30％を超えるとされている。

広東省は改革開放の最前線にあり、広東省と広州市は3Dプリント産業への支援において国内最前線に立っており、金属3Dプリントの発展を促進してきました。広州では、起業家主導チームが最大3000万元の支援を受けることができると報じられている。

広東省の3Dプリント技術と応用産業の発展を加速するための実施計画によると、広東省は2014年から2016年まで3年連続で広東省の主要プロジェクトである3Dプリントプロジェクトに1億5000万元以上を投資しており、2017年から2018年も引き続き支援を維持する予定です。現在、我が国はコスト優位性と技術向上を通じて、国内の医療機器産業がバリューチェーンの上流にあるハイエンド医療機器分野へと徐々に移行することを推進しています。広東省は医療機器の開発レベルにおいて常に国内の最先端を走っており、将来的には3Dプリント医療市場、特に整形外科用インプラントに大きな発展の余地があるだろう。

出典：広州参考

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