[詳細記事] 3Dプリントが軍事産業をどう変えるか

この投稿は Little Soft Bear によって 2017-9-19 09:52 に最後に編集されました。

3Dプリント技術は、軍事の下流生産にとって効率的な技術手段であるだけでなく、軍事産業のサプライチェーンを変革する重要な原動力にもなるでしょう。近年、3Dプリンティングは世界中のメディアでホットな話題となっています。この技術は、スピード、精度、カスタマイズ、遠隔製造、廃棄物の削減などの利点があるため、世界の先進製造業の発展トレンドの 1 つとして一般的に考えられています。

今年8月、RANDコーポレーションの研究者3名（サイモン・ベロニオ、ジェフリー・トリントン、ジェイコブ・フラヴカ）が共同で「3Dプリンティング：サプライチェーンの変化を推進する先進製造技術」と題する調査レポートを発表しました。報告書は、防衛、航空宇宙、核兵器などの軍事産業における3Dプリント技術の重要な役割を具体的に指摘しており、3Dプリント技術は軍事の下流生産にとって効率的な技術手段であるだけでなく、軍事産業のサプライチェーンを変革する重要な原動力にもなると考えている。
3つの大きな利点

RAND コーポレーションの 3 人の研究者は、車両、航空機から軍艦に至るまで、3D プリント技術によってもたらされるジェネレーティブデザインコンセプト、多機能コンポーネント、新素材が、軍事製品と民間製品の生産および製造モデル、さらには輸送方法に革命をもたらすと考えています。具体的には、3D プリント技術には主に付加製造と CNC 加工という 2 つの主要なステップが含まれており、従来の製造技術と比較して、軍事分野では優れた利点があります。

付加製造技術は原材料の無駄を効果的に削減できます。付加製造はラピッドプロトタイピングとも呼ばれ、デジタル図面設計に基づいて原材料を層ごとに追加して製品を製造する高度な技術です。たとえば、従来の減算型製造技術は木彫りのようなもので、切断機を使用して材料全体から減算するため、その過程で大量の原材料が廃棄されます。付加製造技術は砂の彫刻に似ており、金属粉末、粒子、金属線を原料として使用し、層ごとに積み重ねることで、材料の無駄を大幅に削減します。

同時に、大規模な均質生産モデルとは異なり、積層造形技術は通常、CNC工作機械と組み合わせて使用されるため、実際のニーズに応じて製品の詳細をより低コストで微調整することができ、革新的な製品設計に大いに役立ちます。たとえば、USS ハリー・S・トルーマン航空母艦は、8 か月の航海中に 2 台の 3D プリンターを使用して、油漏れを減らすオイルタンク漏斗、特殊な保護カバー付きの照明スイッチ、インターコム信号を強化する小型装置を設計および製造しました。

さらに、3Dプリント技術が軍事製造業界にもたらした変化は、兵器装備技術の革新とアップグレードだけでなく、軍事供給方法の改善にも反映されています。英国の雑誌「エコノミスト」は2016年11月に、ポータブル3Dプリンターは持ち運びが非常に簡単で、いつでもどこでも軍事物資を設計・製造できる小さな工場を戦闘部隊に装備するようなものだと指摘する記事を掲載した。一般的に、3Dプリント技術は、製品の機能や外観に特別なカスタマイズ要件があり、製造場所が物流輸送に不便であったり、配送センターから遠く離れている状況に適しています。これらの利点は、最前線の戦闘部隊が重要なコンポーネントを即座に印刷し、「印刷したとおりに使用する」というニーズを満たすことができ、輸送コストを大幅に節約できます。

逆に、需要が安定しており、製品タイプが単一で、特別な時間制限の要件がなく、流通チェーンが成熟して完全である産業分野では、3D プリント技術の利点はそれに応じて減少します。これは、従来の製造技術が短期的には廃止されないことを意味します。

急速な人気

現在、3Dプリント技術は軍事、商業、民間の分野で急速な普及段階に入っています。発展の軌跡から見ると、3Dプリント技術の応用は4つの段階を経ることになります。第1段階では、イノベーションをリードする目的で、一部の分野のごく少数の企業が実践をリードします。第2段階では、徐々に工業生産の境界に足を踏み入れます。第3段階では、より多くの企業が新技術の応用軍に加わります。第4段階では、技術的な境界が引き続き下げられ、一般に公開されます。

ランド研究所の報告書では、2016 年時点で 3D プリント技術は開発の最初の 2 段階を通過し、軍事、商業、民間の分野で急速に浸透し、普及しつつあると考えています。その中で最も代表的な例は、世界中の主要な先進都市に「マイクロ製造ラボ」（Fabrication Labrotory、通称ファブラボ）が数多く出現したことです。このタイプの実験室は今世紀初頭に米国で誕生しました。先進的な材料技術、情報技術、3D製造プロセスを採用することで、あらゆる製品やツールを印刷できるミニ工場となっています。

各国の軍隊はこのような研究所に大きな期待を寄せている。例えば、米海兵隊は8月に、X-FABと呼ばれるポータブル3Dプリント研究所の技術評価を実施すると発表しました。 X-FAB は約 6 平方メートルの面積をカバーし、4 台の 3D プリンター、1 台のスキャナー、および数台のポータブル軍用コンピューターを備えています。このような研究所があれば、かつては軍が注文するのに数週間から数か月かかっていた部品を、今ではたった 1 日、あるいは数時間で印刷できるのです。

X-FAB は、迅速かつ柔軟に設計・製造できることに加え、軍隊による輸送が可能なことも大きな特徴です。総重量はわずか4.8トンで、折りたたんでコンテナに収納し、軍隊が中型トラックで運搬できる。米海兵隊の関係者は、海兵隊員４人が２時間以内にＸ－ＦＡＢの設置を完了できると述べた。

知的財産保護

RANDコーポレーションは報告書の中で、現在3Dプリンティング技術の分野でリードしている9か国を選出した。特許の総数でも、各種技術の開発レベルでも、米国と日本はトップの地位にあり、互角です。しかし、報告書は、中国は3D技術分野における「新星」であり、その総合的な力を過小評価すべきではないと考えている。 1980年代半ばから取り組みを始めた米国とは異なり、中国の技術的成果のほとんどは2005年以降に徐々に達成されてきた。

一般的に、中国の現在の3Dプリント技術分野の発展には「偏った規律」という問題がある。冶金や特殊工作機械の分野では、中国の研究開発の努力と実力は米国、日本などの国々をはるかに上回っています。報告書では、これら2つの技術が航空、軽量素材、装甲産業の発展に極めて重要であると考えています。しかし、表面コーティング、オーディオ・ビデオ、半導体など、関連する多くの特殊技術において、中国は依然として世界トップクラスの技術力を持つ国々との間に大きな差を抱えています。

報告書は、米国と日本が3Dプリント分野で優れた技術力を持っている理由は、両国の政府と企業間の長年の努力と協力に深く関係していると示唆している。 2014年、防衛分析研究所は世界中の約4,000件の付加製造特許について調査を実施しました。その結果、研究開発成果の大部分は各国の民間機関によって独自に完了しており、関係政府機関から資金提供を受けたものはごくわずかであることがわかりました。

しかし、3Dプリント技術に対する民間部門の熱意は、政府が果たす役割に取って代わることはできない。それどころか、この技術は国民経済や国民生活の分野に多大な応用の可能性があることから、製造業の変革を迫られている米国や日本などの主要政府は、3Dプリント技術の初期の研究開発段階に多額の投資を行ってきました。防衛分析研究所の調査データによると、米国では民間機関が保有する特許の総数は多いものの、最も重要な6つの基本技術のうち2つ（光硬化、粉末溶融、材料押し出し、バインダー噴射、薄膜積層、輪郭加工）は国立科学財団から直接資金提供を受けていることも明らかになっています。

RANDの報告書はまた、知的財産権の所有権を明確にし、生産ライセンスの基準を確立することが、3Dプリント技術の開発過程において政府が特に注意を払うべき問題であると示唆している。明確で効果的な知的財産保護措置がなければ、民間機関のイノベーションへの熱意は冷めてしまうでしょう。また、一定の生産ライセンス基準を設けなければ、軍事印刷技術の普及は社会の安全と秩序を深刻に脅かすことになります。

出典：China Business Weekly、Outlookシンクタンク研究員ユン・ヘ氏

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