文化創造分野における3Dプリント技術の応用と展望

3D プリントは、デジタルモデルファイルを基に、粉末金属やプラスチックなどの接着可能な材料を使用して層ごとに印刷することでオブジェクトを構築する技術です。 3D プリントは通常、デジタル技術材料プリンターを使用して実現されます。金型製造、工業デザインなどの分野でモデルを作るためによく使われ、その後徐々に一部の製品の直接製造にも使われるようになり、すでにこの技術を使って印刷された部品もあります。この技術は、宝飾品、履物、工業デザイン、建築、エンジニアリングおよび建設 (AEC)、自動車、航空宇宙、歯科および医療業界、教育、地理情報システム、土木工学、砲撃などの分野に応用されています。
文化・創造分野における3Dプリントの利点と応用
1 3Dプリント技術はパーソナライズされたカスタマイズと創造性に適しています

近年、3Dプリント技術は徐々に一般の人々の視野に入り、徐々にホットな応用技術になってきました。現在、3D プリント技術は、まず産業クリエイティブ製品のデザイン、映画やテレビのアニメーション、レジャーや観光の文化製品のデザイン、デジタル出版などの業界に応用されています。その広範な応用は、文化産業や創造産業に大きな影響を与えるでしょう。技術の進歩とインターネットの普及により、3Dプリント技術はますますDIY生産プロセスのツールとなり、ほぼすべての人がデザイナーや製造者になることが可能になり、製造者と消費者の境界はますます曖昧になります。 3Dプリントは一般の人々に製造能力を与え、個々のユーザーの革新的衝動を解き放ち、発明と創造が一部の人々の特権であった過去の状況を変え、一般の人々のパーソナライズされたデザイン思考と表現ニーズを実現し、真に普遍的な創造性と創造を実現しました。 3Dプリンティングにより、こうした集合知を最大限に活用し、活用することが可能となり、文化的・創造的な製品の創造的なデザイン表現がより多様化、大衆化、自由化していくことが期待されます。

今日のインターネットの普及により、一般の人々はさまざまなオンラインデータベースモデルWebサイトを通じてデザイナーの最新のデザイン作品を簡単にダウンロードし、3Dプリントを行うことができます。個性を追求する現代において、人々は自分の所有物が他と違ってユニークであることを望んでいます。しかし、従来の製造方法の限界により、市場の需要を満たすためには製品を大量生産することしかできません。高級なカスタマイズ製品でない限り、すべての製品を異なるものにすることは不可能です。

そのため、3D プリントには大きな発展の可能性があります。人々は 3D プリント技術と安価なインターネットを利用して、上記の知識を広め、さまざまな創造的なアイデアを生み出し、自分のパーソナライゼーションのニーズを満たすことができます。従来の製造業以前の膨大な準備作業と生産上の制約と比較すると、3D プリント技術の制限ははるかに小さく、ソフトウェアを使用して必要なクリエイティブなアイデアを描き、それを 3D プリンターにインポートし、数時間待つだけで、必要なものを手に入れることができます。時間コストも金銭コストも従来の製造業に比べてはるかに低く、3Dプリンターの技術レベルを考えれば、その精度と品質で製造した製品を文化・創造の分野で活用しても全く問題がないということを強調しておく必要がある。

2 3Dプリント技術の応用例
--重要文化財の修復
米国のドレクセル大学の研究者らは、化石の3Dスキャンを実施し、3Dプリント技術を使用して研究に適した3Dモデルを作成した。これにより、元の化石の外部特徴がすべて保持されるだけでなく、比率が縮小され、研究に適したものになった。

美術館では、環境や事故による損傷からオリジナルの作品を守るために複雑な代替品を使用することが多い一方、レプリカは芸術品や工芸品の影響をより多くの人々に伝えることもできます。スミソニアン博物館は、オリジナルのトーマス・ジェファーソン像がバージニア州で展示される予定だったため、3Dプリントされた巨大な代替品を使用して元の場所に戻しました。

--自分だけのユニークな靴をプリント
feetz のシューズはあなただけの特別なものです。それぞれの足を異なる角度から 3 枚の写真を撮り、その画像を feetz に送信するだけです。同社は特別なソフトウェアを使用して画像を3次元モデルに変換し、新しい素材と3Dプリント技術を使用して、あなた専用のカスタムシューズを作成します。 Feetsz は、顧客が 7 日以内に靴を受け取ることを約束します。 3D プリント技術を使用した靴は、ユーザーの足にぴったりフィットします。各人の足はそれぞれ異なるため、カスタマイズすることで、ユーザーはより快適に履くことができます。 feetz のシューズはあなただけの特別なものです。それぞれの足を異なる角度から 3 枚の写真を撮り、その画像を feetz に送信するだけです。同社は特別なソフトウェアを使用して画像を3次元モデルに変換し、新しい素材と3Dプリント技術を使用して、あなた専用のカスタムシューズを作成します。 Feetsz は、顧客が 7 日以内に靴を受け取ることを約束します。 3D プリント技術を使用した靴は、ユーザーの足にぴったりフィットします。各人の足はそれぞれ異なるため、カスタマイズすることで、ユーザーはより快適に履くことができます。

--シームレスでフィット感のある衣服をプリント
すでに多くの 3D プリントされた衣服があります。レディー・ガガがファッションイベントで着用したパラメトリック 3D プリントの彫刻ドレスから、有名な中国ブランドの非常に美しい 3D プリントのウェディングドレスまで、どれも非常に目を引くものです。しかし、それらは見た目が美しいだけで、実用性が十分ではない場合がよくあります。

しかし今、ボストンの衣料品ブランド、Ministry of Supplyが高品質の3Dプリント製メンズトップスを発売したことで、状況は一変した。このメンズトップスの最大の特徴は、直接プリント、一体成型、完全シームレスです。袖や襟も同じです。伝統的な縫製技術を一切使用していないため、シンプルで上品な気質を完璧に表現しています。 3Dプリント織り技術を使用し、極細の糸から最終的な衣服まで、一貫で完成します。

この3D織りメンズトップスは、シームレスであることに加えて、他にも多くの利点があります。たとえば、顧客の体型を3Dスキャンすることで顧客にぴったり合うように作ることができ、耐久性が高く、生地を節約できます。これは、3D織りが付加製造プロセスであるためであり、その特徴は、使用される材料の量が生産量に依存することです。従来の衣服製造工程では約 30% の生地が廃棄されますが、この 3D プリント製織工程では廃棄はゼロです。

--COGNITOYS 3D恐竜おもちゃ
この小さな恐竜は3Dプリントされており、その内部システムにはIBMが開発した人工知能Watsonが使用されています。リアルタイムで会話できるだけでなく、まるで本当に子供たちと一緒に成長しているかのように、やりとりの中でゆっくりと自分の個性を形成していきます。 CogniToys には「学習」機能もあります。子供と遊ぶ過程で、CogniToys は好きな色、好きなおもちゃ、何に興味があるかなど、さまざまな個人的な好みを記録することができます。

3. 文化・創造産業における3Dプリントの重要性
文化・創造産業における 3D プリントの応用には、3 つの重要な側面があります。まず、この技術は、ユニークな文化遺産や芸術作品の真に正確で完全な 3 次元デジタルアーカイブを作成できます。3D 印刷技術を使用すると、このデジタルモデルをいつでもどこでも高い忠実度で物理的なオブジェクトとして再現できます。

第二に、3Dプリント技術は伝統的な手作業による成形工程に取って代わり、作品の精細度と製造効率に大きな改善と向上をもたらしました。物理的なサンプルを使用して作品の編集、拡大、縮小、複製をより直接的かつ正確に行うことができ、小ロット生産を効率的に実現できるため、文化の普及と交流を促進します。

第三に、この技術は国境を越えた統合と創造の多くの機会をもたらし、特に芸術分野のアーティストにより広い創造空間を提供し、文化遺産や高級芸術品の複製、修復、派生品の開発におけるその役割は非常に明白です。

文化分野における3Dプリント開発の展望
従来の製造方法と比較して、3D プリント技術は製造プロセスにおける廃棄物と二酸化炭素を効果的に削減し、環境にプラスの影響を与えます。第二に、3D プリントは芸術作品を作成し、それによって新しい芸術メディアを生み出すことができます。たとえば、3D プリントでは世界的に有名な絵画を再現することができ、その複製自体が人々が鑑賞したり議論したりする芸術作品になります。この技術により、製品の研究開発サイクルが大幅に短縮され、新製品への投資コストが削減され、革新的な小規模企業に生き残る余地が生まれます。

金属印刷は徐々に強力になってきており、機械の研究と材料の開発は、さまざまな国の付加製造研究所の研究の焦点となっています。バイオプリンティングには優れたプロトタイプや産業医療への応用もあります。しかし、道徳的および倫理的要因により、バイオプリンティングにはいくつかの制限があります。しかし、将来的に法律が緩和されれば大きな進歩があると信じています。第二に、積層造形は多くの産業分野に応用されています。航空宇宙および高精度製造において、広範囲かつ巨大な用途があります。米空軍と海軍はすでに付加製造技術を正式に適用している。 NASAも3日前、今年末までに宇宙専用の初の3Dプリンターを完成させると公式発表した。

伝統的に言えば、物体の形状が複雑になるほど製造コストが高くなり、企業にとってかなりの費用がかかることは間違いありません。しかし、3D プリンターの普及により、オブジェクトの複雑さはコストに比例しなくなります。製造物の形状がどんなに複雑であっても、3Dプリンターはコストを増やすことなく簡単に解決できます。複雑な物体を3Dプリントすることと単純な物体をプリントすることの間には関係がないからです。3Dプリントのコストは、材料費、時間費、機械の消耗費に基づいてのみ計算されます。したがって、3Dプリントの出現により、従来の価格設定方法と製造コストの計算方法が変わりました。

人々の考えは常に変化し、デザインは常に革新されています。伝統的な産業にとって、製品の多様化は製造力の試練であるだけでなく、企業力の試練でもあります。なぜなら、商品の多様化によって生じるさまざまなコストの増加は計り知れないからです。しかし、3Dプリンターは違います。ドラえもんのように、思い通りにさまざまな形の物を作ることができます。そのため、従来の製造設備と比較すると、3Dプリントはメカニックのトレーニングや新しい設備の購入にかかるコストを節約できます。3Dプリンターに必要なのは、さまざまなデジタル設計図と新しい原材料だけです。

3D プリントは統合された成形プロセスです。従来の大量生産は生産ラインに基づいており、手作業による組み立てが必要です。製品の部品の数が増えるほど、かかる時間と労力コストも増えます。しかし、3D プリントは違います。3D プリントのプロセスは一体成形であり、組み立ては必要ありません。組み立てを省略することで、サプライチェーンが短縮され、人件費と輸送費が節約されます。サプライチェーンが短いほど、汚染は少なくなります。

3Dプリントはその特殊性から、現場での生産が可能なため、同社の在庫リスクはある程度軽減される。顧客のニーズに合わせた生産が可能となり、近い将来、新たなビジネスモデルとなる可能性がある。同時に、企業はユーザーのニーズに基づいて近接ルールを実装することもでき、ゼロタイムデリバリー生産により輸送コストを最小限に抑えることができます。伝統的な製造技術の影響により、多くの非常に創造的なデザインを一般に公開することができず、デザイナーのデザイン革新がある程度制限されています。たとえば、従来の木製旋盤では円形の物体しか製造できず、圧延機ではフライス盤で組み立てられた部品しか加工できず、成形機では成形された形状しか製造できません。しかし現在、3D プリンターはこれらの制限を打ち破り、巨大な設計空間を切り開き、現在は自然界にしか存在しない形状さえも生成できるため、デザイナーが革新的なデザインを生み出すための材料条件が広がります。

スキルは数年を経なければ習得できません。大量生産とコンピュータ制御の製造機械により、人々のスキルへの依存は減りましたが、従来の製造業では、依然として専門家が機械を調整および調整する必要があります。 3D プリントの導入により、このような変化が起こりました。3 次元データマップがあれば、複雑なオブジェクトであっても、3 次元データマップを 3D プリンターに入力し、ボタンをクリックするだけで印刷を開始できます。 3D プリンターは操作にそれほど熟練を必要としないため、熟練を必要としない製造業に新たなビジネスモデルをもたらし、遠隔地や過酷な状況にいる人々に新たな生産方法を提供することができます。

3Dプリントの発展を制限する要因
① 材料の制限：ハイエンドの工業印刷ではプラスチック、特定の金属、セラミックへの印刷が可能ですが、印刷できない材料は比較的高価で希少です。さらに、プリンターは日常生活で遭遇する多種多様な素材をサポートできるほどの成熟レベルにはまだ達していません。

② 機械の限界：3Dプリント技術は、物体の形状と機能を再構築する上で一定のレベルに達しています。ほぼあらゆる静的形状をプリントできます。しかし、3Dプリント技術が一般家庭に入り込み、誰もが好きなものをプリントできるようになるには、銃やその他の製品など、機械の限界を解決する必要があります。

③知的財産権に関する懸念：3Dプリント技術は、現実世界では多くのものがより広く普及するため、知的財産権の問題も伴うでしょう。人々は望むものを何でも無制限にコピーできます。知的財産権を保護するために3Dプリンティングに関する法律や規制をどのように策定するかも、私たちが直面している問題の1つであり、そうしないと3Dプリンティングが蔓延することになります。

④ コスト：3Dプリント技術のコストは高い。 3Dプリンターは比較的大きな出費であり、その後の印刷プロセスで必要な材料も高価であり、そのような高額な費用は一般家庭では支払えるものではありません。

結論
3D プリント技術は製造業の発展における新たなトレンドであり、3D プリントやその他のデジタル生産モデルの出現は、第 3 次産業革命の実現を促進するでしょう。生産速度と品質の継続的な向上、印刷装置と材料の改良により、ますます多くの新しい 3D 印刷製品が登場し続けるでしょう。 3D プリントは、今では信じられないような多くのことを実現できます。ある観点から見ると、想像できる多くのものが 3D プリントによって直接得られる可能性があります。将来的には、3D プリンティングは何千もの家庭に導入され、私たちの生活に溶け込み、コンピューターと同じくらい普及する可能性があります。 3Dプリントの現在の主な応用分野はパーソナライズされた製品です。簡単に言えば、DIYに適しています。しかし、3D プリント技術が継続的に更新されるにつれて、その応用分野は拡大するでしょう。

編集者: 南極熊著者: ハン・タオ

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