3Dプリントの産業応用：製造業の戦場

「中国製造2025」は、中国におけるインダストリー4.0の革新的発展であり、機械化、電動化、情報化に続く、インテリジェント製造が主導する第4次産業革命です。主に、3Dプリント、インテリジェントロボットなどの近代的な生産設備を活用し、物理情報融合技術に基づいて伝統的な製造業をインテリジェント方向に転換し、伝統的な大規模な労働と資源集約型産業を徐々にインテリジェント集約型方向に転換し、インテリジェントで柔軟で効率的なパーソナライズされたデジタル生産サービスモデルを確立することを指します。

3Dプリント技術は積層造形技術として、従来は模型の製造に一般的に使用されていたものから、特に産業分野では製品の直接製造を徐々に実現するまでに急速に発展してきました。 3D プリント技術は、宝飾品、履物、工業デザイン、建築、エンジニアリング建設、自動車、航空宇宙、歯科および医療産業、教育、地理情報システム、土木工学、軍事などの分野で使用されています。

3Dプリント技術は、インテリジェント産業の発展を促進するための重要な技術の1つであり、製造業の変革の重要な原動力です。顧客のニーズに応じて、事前にコンピュータ上で3次元モデルを設計し、画像情報を3Dプリンター端末に送信してプリンターを制御し、材料を層ごとに積み重ね、最終的に顧客が要求する製品を生成します。 3Dプリント技術の工業生産における具体的な応用の観点から見ると、顧客ニーズを満たす観点からであれ、実際の工業生産における製品の応用の観点からであれ、それはインテリジェント産業の発展と完全に統合することができ、それによって産業の変革とアップグレードのプロセスにおいて重要な役割を果たすことができます。

例えば、自動車部品の製造工程では、メーカーは統一規格の部品を大量生産する必要はなく、顧客のニーズに合わせて小ロットで生産することができます。顧客はスマート端末を通じて必要な製品データをクラウドデータベースに送信し、技術者が設計図とデータを組み合わせて最終的な3次元モデルを形成し、3Dプリンターの積層処理によって部品の印刷を完了します。これにより、製品需要者は、統一されたカスタマイズのために専門の金型加工会社を探す必要がなくなり、製品データに基づいて適切な部品メーカーを見つけたり、複数のメーカーを同時に探して製品の分散生産を実現したりすることができます。これにより、生産の柔軟性が確保されるだけでなく、単一のメーカーが指定された時間内に注文を完了できないリスクを回避することもできます。 3Dプリント技術の産業応用は、顧客のニーズを満たすだけでなく、過剰生産による無駄を回避できます。シンプルで高速であり、生産効率は従来の製造方法よりもはるかに高くなります。

一部の専門家は、産業分野での3Dプリントの応用までの道のりは非常に長いと考えていますが、医療分野ではすぐに応用と爆発的な進歩が見られるでしょう。たとえば、口腔インプラント修復の分野では、ほぼすべてを 3D プリントで置き換えることができます。

しかし、全体的に見ると、3D プリントのアプリケーションの規模は大きくなく、産業分野では 3D プリントのアプリケーションは一般的ではありません。

わが国の工業分野では、3Dプリント技術の認知度と応用度は高くなく、ほとんどの製造企業は「デジタル設計」や「大量カスタマイズ生産」などの先進的な製造コンセプトをまだ受け入れていません。同時に、工業用3Dプリント設備のコストは比較的高く、工業応用の範囲と分野も限られています。応用展望をさらに発展させる必要があり、企業は3Dプリント設備を購入する意欲に欠けています。

しかし、現在の中国の産業レベルを考えると、パーソナライズされたカスタマイズと大規模製造の間には明らかに矛盾がある。大規模製造の経済性を持ちながら、パーソナライゼーションと柔軟性を特徴とするインダストリー4.0は、標準化と洗練を前提としたオンデマンド製造を基本としていますが、国内の標準化と洗練のレベルにはまだ達していません。さらに、わが国の産業は長い間、スリム化と標準化を目指してきませんでした。3Dプリントに関連する一部の製品は現在、標準化の問題に直面しています。

大規模生産は通常、金型製作によって実現されます。鄒波氏は、金型製造の利点はバッチ製品の品質の安定性を検証できることであるが、3Dプリントでは単一製品の品質の追跡可能性が低く、つまりプリンターAで印刷された製品がプリンターBで印刷された製品と同じかどうかは分からないと述べた。つまり、3D プリントは現在、デザイン製品、衣類、靴や帽子、航空宇宙など、バッチ同一製品を必要としない製品に主に使用されています。

それだけでなく、3Dプリントの分野横断的な応用特性により、業界の閾値が異なり、医療分野や軍事分野など、一部の分野での3Dプリント技術の応用は政策上の制約を受けており、市場開発にはまだまだ長い道のりが残っています。そのため、3Dプリント技術に対する潜在顧客の受容度と市場認知度をどのように向上させるかが大きな課題であり、市場の発展を導き、産業への応用を実証することが非常に重要です。

出典: ハミングバード 3D プリンティング

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