農業における3Dプリントの最新動向

この投稿は、Little Soft Bear によって 2017-2-17 11:15 に最後に編集されました。

農業は非常に大変な仕事です。中国は世界で最も人口の多い国であり、伝統的な農業大国です。効果的な農具を作り、作物の栽培効率を向上させることは、非常に緊急の課題です。Antarctic Bearはこれまでに、3Dプリント技術を通じて農具を改良した事例をいくつか報告しています。3Dプリンターの最大の利点は、製品の研究開発とテストの段階に反映されています。長い間、農業機械の作動対象の複雑さにより、水ポンプの羽根車に代表される金型の形状は科学研究開発の過程で複雑になってきました。こうした試作品の製作は非常に面倒で、通常はまず金型を開いてからサンプルを作ります。しかし、3Dプリント技術を使えば金型を開く必要がなくなり、製造時間を短縮できます。
米国の農業科学者が害虫駆除用の捕虫器を3Dプリント
リアルなミニチュア 3D プリントモデルにより、農業機器会社は生産ラインを完璧に展示できます<br /> 北京中農福同園芸有限公司（以下、「中農福同」という）は、中国農業大学、中国農業科学院、北京市農林科学院、北京農業学院などの科学研究機関の技術を活用した農業ハイテク企業です。同時に、同社は中国で最も早く農業3Dプリント研究に投資した企業でもある。2016年10月に開催された北京国際農産物博覧会では、中農富通が展示した「3Dバイオプリンター」が注目を集めた。同社の研究顧問は周慧星氏である。周慧星氏は初期にリニアモーターと精密運動制御に関する研究を行っていた。2013年、同氏は初めてリニアモーター技術を3Dバイオプリントの分野に応用した。 2015年10月、国家863プロジェクトの支援を受けて、周慧星氏と四川蘭冠営諾が共同開発した初の3Dバイオ血管プリンターが発売された。同時に、同氏は3Dプリント技術をさまざまな産業分野に応用し始めた。

2013年、周慧星さんは学校主催の会議で同僚から、我が国の農業機械や設備は高価で工程が複雑であり、我が国の農業発展の要求を満たすことができないと聞きました。同僚の言葉は、長年3Dプリント研究に携わってきた周慧星氏に、3Dプリント技術を使って農業機械や設備の複雑な部品の製造を完成させてみてはどうかと思わせた。それ以来、周慧星さんは農業分野における3Dプリント技術の研究を始めました。 2015年、中農富同さんは同じ学校の先生の勧めで、周慧星さんが3Dプリントの研究をしていることを知り、会社で講演するよう招待した。スピーチの後、周慧星氏は中農富通の3Dプリント技術の研究コンサルタントになった。そして2016年初め、中農富通は正式に資金を割り当て、研究開発プロジェクトを開始しました。中農富通の3Dプリントプロジェクト担当者は次のように語っています。「現在、当社は主に農業機械設備、園芸鑑賞、食品の3つの分野で研究を行っています。食品の3Dプリントはまだ成熟していませんが、農業機械設備と園芸鑑賞はすでにある程度の体系的な研究開発が行われています。お客様のニーズに合わせてカスタマイズしたプリントを行い、より市場に即したものにします。これは特に農業機械設備部品のプリントに当てはまります。」中農富通は、農業機械と国内の革新教育分野に3Dプリント技術サービスを提供します。

3D プリントが農業機械製造を変える<br /> 農業機械の作動対象は、種子、作物、土壌、肥料、農薬などの生物とその生育環境です。その多様性、複雑な形状、変化しやすい物理的・機械的特性、脆弱さなどにより、さまざまな農業作業の技術要件を満たすために、農業機械の研究開発は非常に複雑です。同時に、農業機械の操作プロセスには多くの操作リンクがあり、地域ごとの自然条件、作物の構成、農業システムの違いにより、農業機械の多様性が生じています。つまり、農業機械の研究開発プロジェクトは多様で、範囲が広く、コストも高くなることが予想されます。
長い間、農業機械の作動対象の複雑さにより、水ポンプの羽根車に代表される金型の形状は科学研究開発の過程で複雑になってきました。こうした試作品の製作は非常に面倒で、通常はまず金型を開いてからサンプルを作ります。しかし、3Dプリント技術を使えば金型を開く必要がなくなり、製造時間を短縮できます。周慧星氏は、3D プリントが従来の設計プロセスと製造プロセスを変えることができると考えています。設計オプションを総合的に比較する場合、3D プリントを使用して設計モデルを直接印刷すると、構造オプションを直感的に比較できるだけでなく、さまざまな角度から技術的な分析を行うこともできます。

車の模型が回転する中、周慧星氏は次のように語った。「試作設計では、従来の方法では主に生産工程が実現可能かどうかを検討していました。3Dプリントの使用は、この設計思想を覆すものです。試作設計では、生産工程を過度に考慮する必要はなく、最適化された設計を行うことができます。複雑な部品を作る過程では、従来の方法では、まず金型を作り、次にサンプルを作ることが多いのですが、3Dプリントでは、金型を使わずに実際の部品を短時間で製造できます。」

山西省農業機械化科学研究所の副所長である裴金玲氏はかつて、優れた設計コンセプトは、構造やプロセスがいかに複雑であっても、3Dプリント技術を使用すれば短期間で製造でき、製品の革新的な設計を大きく促進し、わが国の農業機械産業の設計能力の弱さという問題を効果的に克服できると公に述べた。

農業機械の研究開発における 3D プリントの応用と、それが農業機械設備に与える影響。 Pei Jinling 氏はこれを 4 つの側面にまとめました。設計モデルをより直感的にし、設計をより効率的にすることができます。
研究対象部品の3次元立体設計を物理的なオブジェクトに変換しやすくなり、研究段階の効率が向上します。
試作試作をより迅速に行い、試作試作サイクルを短縮し、フィールドテストで短期間に改良、製造、不良部品の交換を行うことができます。
技術的な詳細を迅速に変更して生産効率を向上させることができます。

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農業機械への応用に加えて、3D食品プリントは人々の認識も急速に刷新しています。 2017年1月12日、南極熊は、国内のスマート商用3Dプリント技術のリーダーであるHiSilicon Technologyが数千万元の投資を受けたと発表したことを知りました。HiSilicon Technologyのスタートアップチームは、10数人の清華大学の卒業生によって共同で構築されました。究極の 3D 印刷体験とクローズドループエコシステムの構築に注力するこのハイテク企業は、3D 印刷分野の Windows になることを決意しており、グラフィカルオペレーティングシステムを通じて、すべての非専門家ユーザーが 3D プリンターを使用できるようにします。現在の主な製品には、Neobox、NeoboxO、Sandiパンケーキプリンターなどのハードウェア、NeoboxOSオペレーティングシステム、3Dプリントファクトリーアプリなどがあります。

現在、Neoboxは全国のさまざまな業界で使用されており、特に教育分野では、中関村第二小学校、張家港外国語学校、江西科学院、中国科学技術博物館などがNeoboxを使用して、自社の開発と3Dプリントの発展を積極的に推進しています。 Sandi Huabingは長年にわたり食品3Dプリント分野の代表的なブランドであり、CCTVで何度も報道され、独自に数千万の投資を獲得してきました。この投資案件は、首都の冬の真っ只中にある2017年に3Dプリンティング業界に良いスタートを切った。ここ数年、多くの組織、企業、さらには個人が、新しいタイプの 3D プリント食品の研究を始めています。 NASA は研究者に 3D 食品プリンターの開発も委託しています。

同時に、シェフやレストランも、さまざまなデザインの可能性を広げる 3D プリントを採用し始めています。ロンドンの3Dプリントレストラン「FoodInk」は、芸術的で独創的な料理で話題を呼んでいる。3Dプリント食品の技術は急速に発展しているが、一般の消費者はそれを受け入れていないようだ。キャンベラ大学の研究者デボラ・ラプトン氏とベサニー・ターナー氏は、3Dプリント食品の展望に関する調査を実施した。調査結果によると、回答者の誰も3Dプリント食品について聞いたことがなかった。

参加者の大半は、特に実験室で培養された肉も印刷プロセスに使用されていることから、3D 印刷プロセスは遺伝子組み換えに少し似ていると感じていました。自然やオーガニックの考えを主張する社会では、生産プロセスが「不自然」であると信じているため、3Dプリンターで生産された食品に対して人々は多少の懸念を抱いています。

周慧星氏は次のように述べた。「実は、3Dプリント食品は我が国ではまだあまり普及しておらず、技術はまだ実験と研究開発の段階にあります。このプロセスが普及するには数年かかるかもしれません。しかし、3Dプリント食品は食べられると信じなければなりません。私たちは中国農業大学食品科学工学学院と協力して、消費者の状況に応じて栄養成分を自動的に構成できる食品プリンターを研究しています。将来的には、一般の人々に役立つ一般的な家庭用電化製品になるでしょう。3Dプリントには現在、多くの専門人材が必要です。このため、私たちは中農富同と共同でトレーニングクラスを設立し、3Dプリントの人材を育成しています。教育は万物の源だからです。」

現在、周慧星氏の研究は本格化しており、農業3Dプリントの将来に楽観的だ。周慧星氏は「昨年、李克強首相が関係部門のリーダーを特別に招集し、3Dプリントについて学ばせたのは良い証拠だ」と語った。現在、周慧星氏のチームは、大学や小中学校向けに3Dプリントイノベーション実験室の建設サービスも提供しており、小中学校からイノベーションと起業の人材を育成している。彼らはまた、より多くの人々、特に若者が 3D プリント技術を理解し、この将来の高度な製造プロジェクト分野に投資できるように、3D プリントされたおもちゃのレーシングカープロジェクトを設計しました。

出典：中国農村科学技術

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