3D プリンティングは誕生から今日までどのような進化を遂げてきたのでしょうか?

かつてはビッグデータや人工知能と歩調を合わせた「ホットな産業」として、3Dプリントのコンセプトは2015年に急速に普及し、2年間にわたって話題となり続けました。しかし、当初の「誇大宣伝」と「氾濫」の後、3Dプリント市場の発展は現在「二極化」しており、医療、デザイン、機器製造などの分野では、3Dプリントは大きな成功を収め、ますます信頼を獲得しています。一方、かつては大きな期待が寄せられていた個人ユーザー市場では、「爆発的な」アプリケーションと成熟したビジネスモデルの欠如により、消費者向け3Dプリントサービスは徐々に「役に立たないもの」になりつつあります。この「寒暖の差」は、ほとんどの人々の当初の予想を超えるものでした。

インテリジェント製造の「強化」：3Dプリンティングは高く評価され、研究開発はますます活発化しています。技術的な観点から見ると、3D プリントは、デジタルモデルファイルをベースとして、プラスチックや粉末金属などの接着可能な材料を原材料として使用し、層ごとに印刷してオブジェクトを構築するラピッドプロトタイピングテクノロジです。 1986年、アメリカの科学者チャールズ・ヒューン氏が世界初の3Dプリンターを発明し、彼が設立した3D Systems社は世界の3Dプリント業界の巨人となりました。 9年後、北京の企業が中国初のラピッドプロトタイピングマシンを開発した。

現在、3D プリントの商業的価値は、主に機器製造、医療、航空宇宙、家電、建設、エンジニアリング機械などの業界の専門的なアプリケーションに反映されていますが、これらの分野における専門および産業グレードの 3D プリント技術の応用と市場の成長はまだ遅いです。統計によると、2016年の世界3Dプリンティング市場はまだ100億米ドルを超えておらず、製造業の生産高の1000分の1未満を占めており、主流の生産方法になるまでにはまだまだ長い道のりがあります。

「産業用3Dプリンティング市場に対する業界団体の期待はまだ明確ではない」と、3Dプリンティング市場コンサルティング会社QYリサーチのシニアアナリスト、アンブローズ氏は語った。材料、技術、コスト、知的財産権などの制限、専門的かつ産業レベルの応用技術の欠如により、3Dプリント業界はまだ完全な産業システムを形成しておらず、3Dプリント材料などの主要なコア技術の基礎が弱く、産業化のプロセスが明確ではありません。この点について、中国3Dプリント技術産業連盟の羅軍執行理事は「3Dプリントは、まだ『モデル』や『サンプル』、あるいはさまざまな業界での応用の初期段階にある」と同意した。羅軍は、現在のハイエンドの産業用印刷はプラスチック、金属、セラミックへの印刷を実現できるが、その開発レベルはまだ日常生活で遭遇するさまざまな材料をサポートできず、大規模生産の条件も整っていないと考えている。材料、技術、市場の面で依然として多くの困難に直面している。

材料は 3D プリント技術の発展の物質的な基盤であり、3D プリントの産業化を制限する最大のボトルネックでもあります。 3D プリントの需要の増加に伴い、3D プリント材料の種類は急速に拡大しており、主にポリマー材料、金属材料、無機非金属材料の 3 つのカテゴリが含まれます。しかし、従来の材料と比較すると、3D プリント材料の種類はまだ比較的少なく、製造業の最も基本的なニーズさえ満たすことができません。「自動車を例に挙げましょう。現在、ヨーロッパのトップクラスの3Dプリンターメーカーは、100％復元されたランボルギーニのスポーツカーのボディとシャーシを印刷することができます。しかし、オリジナルの製品にどれだけ近いものであっても、道路を走行できる車ではありません。既存の技術と材料では、エンジンやギアボックスを印刷することはできません。携帯電話の分野でも同じことが言えます。印刷されたモデルはオリジナル製品に限りなく近いものになりますが、10年以内に、3Dプリンターで通話可能な携帯電話を印刷することはまだできないでしょう。」とアンブローズ氏は語った。

自動車業界コンサルティング会社JDパワーのアナリスト、サンス・カメンベット氏は、大規模製造は3Dプリント技術の強みではないと考えている。インテリジェント製造の潮流の中で、3D プリンティングは将来、オンデマンド製造、パーソナライズされた生産、消費者のカスタマイズのためのより優れたサービスを提供できるようになります。同氏は、3Dプリンティングは情報、新素材、デジタル製造など多くの新技術を総合的に応用しており、複雑な部品製造、パーソナライズ、カスタマイズ製造に適しており、研究開発サイクルの短縮、製造コストの削減、部品構造の最適化など、比類のない利点があると指摘した。コストを削減できれば、将来的には消費者が自分のニーズに合わせて製品をカスタマイズできるようになり、誰もが創造の主体となり、集約的・標準化された生産に代表される従来の大規模生産方式を変え、「社会化製造」や「分散製造」が可能になります。「テクノロジーの助けを借りて、ユーザーは自分の正確な特定情報に基づいてパーソナライズされた製品をカスタマイズできます。革新的な企業は、3Dプリントテクノロジーを通じて、競合他社の標準化された製品と同じ価格でカスタマイズされた体験をユーザーに提供し、競争上の優位性を獲得します。」カメンベット氏は楽観的な見方を示した。

▲3Dプリントで作られた世界初の恒久的な橋
消費者市場のテスト：「偽火」は沈静化し、将来は「ニッチなおもちゃ」として位置付けられるかもしれない
2014年の上海産業博覧会では、深センの新興企業が展示した3Dプリンターが多くの観客を魅了した。スタートボタンを押すと、機械は少しずつプラスチックを吐き出し、ついには本物そっくりのハリネズミのおもちゃを形作った。これはかつて「魔法の武器」と称賛された家庭用デスクトップ3Dプリンターである。

家庭用3Dプリンターは、斬新なコンセプト、ファッショナブルな外観、そして「子供の実践能力を養う」能力により、市場に初めて投入されたときから一般消費者の注目を集め、熱狂の波を引き起こしました。 JD.comやTaobaoなどの電子商取引プラットフォームでは、このタイプの「デスクトップレベル」の3Dプリンターを少なくとも数千元で購入できます。これらを通じて初めて3Dプリントに触れる人も多く、3Dプリントを売りにした体験センターも数多く登場しています。 3Dプリントが最もホットなトレンドだった頃、北京、上海、広州、深センでは、人々が「崇拝」したり体験したりできる3DプリンターやDJIドローンがカフェになければ、カフェを名乗るのは恥ずかしいことだった。

元ITエンジニアだったAjieさん（仮名）は、このタイミングで3Dプリント業界に参入した。 2015年3月、彼は50万元を調達し、深セン市南山区に3Dプリント体験センターを開設した。阿姨の体験ホールには3Dプリンターが4台あり、そのうち3台は「ミニ」デスクトッププリンターで、それぞれ約1万元の価格で、主に顧客が体験するためのものです。同時に、さまざまな「手作りフィギュア」をオンラインで印刷する小規模なビジネスも行っています。阿姨は、約8万元の「プロレベル」のデスクトップマシンを使用して、企業レベルの金型製造の注文を受けたいと考えています。

阿姐さんの話によると、体験センターはオープン後、競争相手がいないため非常に人気があり、週末には親子で店内は混雑し、1個70～120元のプリントおもちゃはあっという間に売れたという。「おもちゃを作るのにかかる時間はたった10分で、単色でも子どもたちは楽しく遊んでくれます。」しかし、半年も経つと、子どもたちの新奇なものへの熱意は急速に薄れ、「新しいものに挑戦」するために来店する親子の数はますます少なくなり、体験センターはキャッシュフローを維持するために「フィギュア」の販売に頼るしかなくなりました。

「私たちはいろいろな方法を考えました。モデラーは毎日のようにインターネットから『鳥の巣』や『東京タワー』、『ナルト』などを『コピー』しています。日本の『フィギュア』は数百元から数千元もしますが、それでも淘宝網では大人気です。私たちの『フィギュア』はたった200元程度で売られています。しかし、多くの人は3Dプリントのフィギュアはブランドプレミアムやコレクション価値のない『コピー商品』だと考えています。ですから、このビジネスもやりにくいのです。」

3D プリンティングのスタートアップが「toC」パスで成功するのは難しく、「toB」パスも同様に信頼性に欠けます。 Ajie はかつて、3D プリントのジュエリーの開発で Ajie と協力したいと希望するジュエリー会社にアプローチしました。宝石商から CAD ファイルを受け取った後、最初の印刷後の完成品の精度が十分でないことが判明しました。「店にある8万元の機械は『フィギュア』を作るには十分以上の精度があるが、指輪を作るとなるとノズルや消耗品などのせいで精度が全く要求を満たさない。」絶望の中で、アジエさんは工業用3Dプリンター設備を備えた金型工場を見つけました。相手は彼のために「指輪」を印刷してみることに同意しましたが、提示された価格は2万元でした...「完成品が相手を満足させるものであったとしても、3Dプリントされた指輪に2万元も費やす人がいるでしょうか？」何度か試みた後、アジエさんの体験センターは「フィギュア」やカスタマイズされた携帯電話ケースを販売することでしか維持できなくなりました。彼は、誰かが店内の4台のプリンターを引き継ぐ気があれば、「消耗品を無料で提供する」用意があると言いました。

熟考の末、Ajie 氏は、いわゆる「消費者向け 3D プリント市場」が現在「落とし穴」になっているようだと認めた。これには2つの理由があります。まず、3Dプリントの技術的なハードルは非常に高いです。ドローンとは違います。普通の人でも数日間練習すれば、かなり良い航空写真をモーメントに投稿できます。 3D プリントでは、たとえティーカップを作るだけであってもデータモデルファイルが必要ですが、これらのデータはインターネット上で非常に限られており、プレイヤーの個別のニーズにまったく応えることができません。プレイヤーが自分でデザインしたい場合は、残念ながら特別なデザインソフトウェアを習得する必要がありますが、これは 1 日や 2 日でできるものではありません。「3D プリントに興味を持っている友人の多くは、3D プリントで遊ぶにはプログラミングを学ばなければならないと聞くと、たいていは踵を返して去ってしまいます。」アジエは言った。

また、印刷に必要な材料も高価です。 3Dプリントで使用される最も基本的なエンジニアリングプラスチックを例にとると、市場価格は一般的に1キログラムあたり250元ですが、金属消耗品は1キログラムあたり3,000元から始まります。さらに、現在一般的な「デスクトップ」3Dプリンターは、エンジニアリングプラスチックの1色のみで印刷することができ、まだ「モデリング」段階にあり、「着色」技術はまだ成熟していません。完成品が出てきた後も、ユーザーは自分で段階的に色付けをしなければなりません... 本当のプレイヤーだけが忍耐力を持っています。

「Ajies」に対する批判に同意しない人もいます。深センでデザインスタジオを経営する王志成氏は、プリンターや消耗品などのハードウェアのコストが高すぎて、実際に回避する方法はないと考えている。しかし、データモデルファイル設計のボトルネックは、「クラウドソーシング」によって完全に解決できます。「将来、業界では『クラウド製造』または『クラウドソーシング』モデルが採用される可能性があります。つまり、プレイヤーが自分のニーズをオンラインで投稿します。それはスケッチ、写真、またはテキストの説明だけかもしれません。次に、デザイナーがこれらのアイデアを具体化して視覚化するのを手伝います。次に、『コーダー』が 3D 印刷に必要なデータモデルを作成します。そして最後のステップで、データモデルがプロの 3D 印刷ワークショップに送信されます。」彼の意見では、現在の 3D プリント消費者市場が「停滞」しているのは、主に成熟した実行可能なビジネスモデルが欠如しているためであり、これが消費者とメーカー間の通信コストを過度に高くしている。このつながりが開かれると、3D プリンティングはより多くの一般の人々を魅了するでしょう。「しかし、当時一部の人が自慢していたように『誰でも使えるツール』にはならないでしょう。価格が下がり、性能が向上した後は、より多くの一般人を魅了し、忠実なプレイヤーのグループを集めるはずです。しかし、最終的にはそれだけでしょう。結局のところ、これは技術的な仕事です。」
▲「QY Research」が発表した「2017年世界3Dプリント技術市場の発展状況と今後の動向」（図表作成：楊天生）

専門家の予測：3D プリントの 5 つの発展トレンド<br /> 3D プリンティングの将来を見据えて、業界の専門家は、業界が次のようなトレンドを示すと考えています。

1. 産業グレードの 3D プリンターは、プラットフォームベースでインテリジェントかつシステム化されます。技術の進歩により、安定性と精度はもはや困難ではなくなり、材料は全面的なブレークスルーを達成することができます。レーザーヘッドが 1 つであるか 2 つであるかは、速度を左右する主な要因ではなくなります。プリンターの価格も3年以内に少なくとも30%下がるでしょう。

2. 生物学的 3D プリンター (医療用) の応用は大幅に改善され、歯や骨の修復の印刷だけでなく、一部の人間の臓器の印刷が標準になります。複雑な細胞組織や臓器の印刷、および関連する技術的な困難も徐々に克服されるでしょう。

3. 建築用 3D プリンターは、フレーム構造の建物や個性的な建物に広く使用されており、特殊な環境での建設ニーズを満たすために徐々に導入される可能性があります。しかし、コスト要因は必ずしも大きな利点があるわけではないため、当社は将来の市場について慎重ながらも楽観的な見方を維持しています。

4. 材料の問題は、3D プリント業界の発展を悩ませる問題ではなくなります。スマート材料や機能性材料が登場し、時間や温度などの外部環境の変化に応じて変化する可能性もあります。

5. デスクトップ 3D プリンターは、タッチスクリーン、カメラ、インターネットアクセス、自動修復機能を備え、コンピューターと同じくらい簡単に持ち運びできます。価格は主に3,000元以内に抑えられています。この時までに、消費者向け 3D プリント市場は予想通りの「爆発的な成長」を経験するかもしれません。

医療サービス<br /> 少し前、米国カリフォルニア州のバイオテクノロジー企業ISCOは、バイオプリント幹細胞の品質と機能を大幅に向上させることができる新しい生物学的3D技術を開発したと発表しました。 ISCOの執行副社長兼主任科学者であるラッセル氏は、この新技術によって印刷された3D肝臓組織は、人体の損傷した肝臓組織を置き換え、肝機能の回復に役立つことを明らかにした。

以前、ある研究機関が3Dプリント技術と多光子重合技術を組み合わせて人工血管の印刷に成功したと発表した。この人工血管は人体の組織と「通信」できるため、臓器の拒絶反応を回避し、筋肉のような組織を成長させることができます。

さらに驚くべきことは、チューリッヒにあるスイス連邦工科大学の人工心臓チームが、3Dプリント技術を使用して柔らかい人工心臓を作成することに成功したと発表したことです。心臓は30分間自然に鼓動することができ、その後物質は分解し始めます。現在、研究者たちはこの発明の改良に取り組んでいる。

機器製造
2016年6月、ベルリン・シェーネフェルト空港で開催された国際航空宇宙展のエアバスブースに、世界初の3Dプリント航空機「Thor」が登場しました。周囲のジャンボジェット機に比べると小さく見えるミニ飛行機「トール」は、エアバス社が製造した世界初の 3D プリント航空機です。

現在、3Dプリント技術はエアバスとボーイングで利用されている。両社の巨大旅客機であるエアバスA350とボーイングB787「ドリームライナー」には、3Dプリントされた部品がいくつか使用されている。印刷部品の利点は、金型を必要とせず、非常に迅速に製造できることです。同時に、製造される金属部品は従来よりも 30% ～ 50% 軽量化できます。重要な点は、製造プロセス中に材料の無駄や汚染物質がほとんど発生しないことです。

ファッションデザイン<br /> 今年5月、アディダスは高性能パッドとソールの製造に3Dプリント技術を使用していると発表し、ナイキは3Dプリントにおける協力を深めるためにHPとの提携を発表しました...

ますます多くの靴小売業者が、3D技術を利用してユーザー向けの「オーダーメイド」の靴を作ろうとしています。たとえば、アディダスは3Dプリント技術に基づいたコンセプトシューズを開発しました。店内のトレッドミルでユーザーが残したランニングデータに基づいて、ユーザー向けにランニングシューズをカスタマイズできます。価格は1足あたり2,000ドルと高額ですが、要求が高いプロのアスリートにとってはお金は問題にならないかもしれません。 3D プリント技術を使用して、足の形にフィットするだけでなく、自分のスポーツスタイルにも合うユニークでパーソナライズされたシューズをカスタマイズし、ユーザーが最も重視するフィールドで最高のパフォーマンスを発揮できるようにします。

出典: Wenhui.com

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