3Dプリントを学ぶには、まず製造技術の3つの主要な考え方を理解する必要があります。

最初の 2 つの記事では、「3D プリントはどこにでもある、とても身近でありながらとても遠い」と「3D プリント業界の規模の現状」「クマの目から 3D を見る: 製造業が大きなスイカだとしたら、3D プリントはまだゴマ粒」という観点から 3D プリントを紹介しました。この記事から、3Dプリントについて技術的な観点からさらに詳しく紹介していきます。

「3D プリント」という言葉だけを知っていて、3D プリントに関するレポートを読んだことがあるが、その背後にある技術を理解していない場合、あなたは実はまだ素人です。なぜメディアは3Dプリンティングが第三次産業革命を引き起こすと主張するのでしょうか?なぜ 3D プリンティングは製造業に革命を起こすのでしょうか?この新しい技術は従来の製造技術と比べてどうでしょうか?

製造技術における3つの主要な考え方

このとき、まず製造技術の3つの主要な思考法である「等材料製造、減算製造、加法製造」を理解する必要があります。

古代の人々が青銅器、武器、貨幣などを作りたいと思ったとき、通常は鋳造技術を使いました。鋳造は古くからある高度な技術です。甘粛省馬家窯で発掘された青銅製のナイフから判断すると、古代の人々は5,000年以上前に鋳造技術を使い始めました。現在でも、鋳造は製造業において重要な技術です。例えば、自動車のエンジンブロックやギアボックスブロックには、今でも鋳造技術が使われています。鋳造や射出成形に代表されるこの製造思想は、製造工程において材料の体積がほとんど変化しないことを意味します。私たちはこれを「定材製造」と呼んでいます。
△ 古代の鋳造
△モダンキャスティング<br /> 2 つ目のタイプの製造思考にも長い歴史があります。たとえば、古代の人々が獲物を捕まえるための草鉤を作りたい場合、草鉤の頭が必要で、木の棒を見つけ、棒の片方の端をナイフで研ぎ、草鉤の頭を挿入します。木の棒の余分な部分を切り落として、目的の構造を実現するこの製造コンセプトを、私たちは「減算的製造」と呼んでいます。現在、工業化の発展に伴い、機械加工などの減算型製造が最も広く利用されています。ほとんどの金属部品は機械加工によって生産されています。一般的に、金属の棒やブロックが原材料として使用され、工作機械で切断されて最終部品が得られます。この減算型製造技術は、製造装置の形で300年の歴史を持っています。

△ 切削加工用ねじ<br /> 3 つ目の思考法が、今回紹介する主役です。私たちはこれを「付加製造」（3D プリント）と呼んでいます。ご想像のとおり、材料を追加してオブジェクトを作成するというものです。例えば田舎で家を建てるというのは、レンガを一つ一つ積み上げていくだけなので、「付加製造」の歴史も非常に長いのです。家を建てるプロセスはレンガを手作業で積み上げることですが、この記事で説明する 3D プリンティングでは、コンピュータープログラムを使用して材料の自動積み上げを制御します。

△手動で家を建てる

△ 壁面を製造する積層造形（3Dプリント）技術<br /> したがって、厳密に言えば、「付加製造」は 1983 年、つまり 35 年前に始まったことになります。当時、SLA (Stereo Lithography Apparatus) 3D 印刷技術の発明者である Chuck Hull 氏は、高強度紫外線を使用して液体プラスチックを固体に硬化させるアメリカの小さな会社で働いており、その製品の一つはテーブルのコーティングでした。「ある時点で、私たちが硬化させていた薄いプラスチックシートのことを考え、そのシートを積み重ねてプロトタイプ部品を作成できるのではないかと考えました」とハル氏は語った。数え切れないほどの試行錯誤の末、ハル氏はついに小さなカップを印刷しました。1986 年、ハル氏は SLA 3D 印刷技術を商品化するために 3D Systems を設立しました。現在、3D Systems は世界的な 3D プリンティング分野のリーディングカンパニーとなっています。

上記は製造技術の3つの主要な考え方です。以前は、人々は最初の2つの技術に慣れており、3Dプリント技術についてはほとんど知りませんでした。近年、3Dプリント技術は広く注目を集めており、国、メディア、実務者の強力な推進により、ますます多くの業界が3Dプリント技術を試し始めています。航空宇宙、軍事産業、医療、教育・研究、歯科、金型、自動車、芸術・ファッション、考古学、食品、靴、住宅などの業界では、先進的な企業や個人が3Dプリント技術を利用して多くの革新を起こしてきました。これらの人々が時代の流れに遅れずについていっていることは間違いありません。人々が加法的に考え始めてから、以前は難しかったいくつかの問題が解決され、以前は想像もできなかったことが実現しました。

現在、3Dプリント技術がますます成熟するにつれて、印刷速度はより速くなり、原材料価格はより安くなり、設備価格は徐々に下がり、3Dプリントの応用閾値はますます低くなっています。3Dプリントは新たな未来に向かって前進しています。

3Dプリントを学ぶには、まず製造技術の3つの主要な考え方を理解する必要があります。

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