宗桂生：未来の3Dプリントは今日の3Dプリントとは違う

2016年、3Dプリンティングは、複雑な形状の製造、デジタル部品在庫、オンデマンド製造、即時製造、分散製造、大量カスタマイズ、リソース利用効率の向上などの利点により、世界からさらに注目を集め、業界に参入する企業数が急増し、技術開発への投資も増加しました。業界では、世界の3Dプリンティング市場は2016年に70億ドルを超えると予測しており、2017年には125億ドル、2018年には200億ドルにまで増加し、急速な発展を遂げると予測しています。

テクノロジーとビジネスの急速な成長に比べ、政府とメディアの注目は大幅に増加し、少し過剰とも言えるほどです。実際、3D プリントの発展を合理的に見る必要があります。3D プリントは魔法のツールではなく、まだ改善すべき点がたくさんあります。バブルではなく、すべての関係者の注目を集めるべきです。 3D プリント業界は人気があるにもかかわらず、どうすればより安定的かつ長期的に発展できるのでしょうか?これは業界が一緒に考えるべき問題です。

年末は通常、総括する時期です。 2016 年を振り返ると、世界の 3D プリント業界はあらゆる面で新たな変化を遂げました。市場のパフォーマンスは世界各地で異なりますが、全体的な傾向は良好です。

技術開発は飛躍的に進歩している

3Dプリント技術分野は急速な発展を遂げ、国内外で新たな技術が開花しました。

XJET は、液体金属をチューブで包み、それを 3D プリンターに挿入し、印刷中に噴射して形を整えるという革新的な新しい金属 3D 印刷技術を発表しました。独自のサポート材は特殊技術により外力を加えずに溶かして除去できるため、廃棄物を大幅に削減し、コストを削減します。

ボーイングHRL研究所が開発した光硬化3Dプリントセラミック技術は、1400度の高温に耐えることができ、光硬化/3Dプリント樹脂と互換性があります。3Dプリント後の後処理により、高強度、高耐熱性を備えたあらゆる形状の緻密なセラミック部品を生成できます。

米国のContinuous Composites社は、さまざまな繊維材料を迅速に印刷できる連続スケール製造3Dプリンター装置（CSM）を開発した。この装置は、複数の繊維材料を同時に印刷し、16 種類の異なる材料押し出し機を使用して完成部品を製造でき、印刷速度は最大 90 インチ/分です。

NASAは「エアロゾルジェットプリンティング」を使用して電子部品を直接製造しています。プロセス全体では、キャリアガスとプリントヘッドを使用して、金属粒子のエアロゾルをプリントベッドの表面に堆積させます。銀、金、プラチナ、アルミニウムなどの金属材料と互換性があり、ポリマーやその他の絶縁体を堆積することもできます。この技術は、宇宙と地球上の多くの応用シナリオに対するソリューションとなり得ます。高性能電子部品の製造に非常に適しています。特に、サイズが小さいだけでなく、より高密度に配置されている NASA の検出器部品の製造に適しています。

中国華中科技大学の張海欧教授のチームは、金属鋳造と鍛造の技術を1つに組み合わせたマイクロ鋳造と鍛造の同期複合設備を開発し、マイクロ鋳造と鍛造の破壊的な独創的イノベーションを実現し、部品の強度と靭性、および構成部品の疲労寿命と信頼性を大幅に向上させました。

北京サンディテクノロジー龍源成形有限公司は、統合型積層造形に関する新技術についても徹底的な研究を行い、段階的な成果を達成し、多数の発明特許を申請しています。

深センNo.7テクノロジー株式会社は、低コストのデスクトップフルカラーFDM印刷技術を独自に開発し、フルカラーデスクトップFDM 3Dプリンターの国内初の発明特許を取得しました。

3Dプリンティングは、新素材を開発する新たな手段を切り開きました。例えば、複雑な製錬設備や大量のエネルギー消費を必要とせず、数千度の温度に達して、超高強度、超高耐熱性、超高靭性、超高耐食性を備えた優れた合金材料を印刷することができます。同時に、細胞印刷や臓器再生などを通じて生命科学の急速な発展をさらにサポートすることもできます。

産業チェーンは形成されつつあります。3Dプリント産業チェーンの観点から見ると、上流には精密機械、CNC技術、情報技術、材料科学、レーザー技術などが含まれ、中流には3Dプリント設備と印刷材料が含まれ、下流には主に3Dモデル設計サービス、印刷サービス、印刷製品のアプリケーションが含まれます。 3D プリント業界と関連業界のつながりは、主に新素材の開発と、伝統的な産業の変革とアップグレードの推進に反映されています。基礎資料は 3D プリントの原材料をサポートし、モデルソフトウェアは印刷機器の研究開発と製造に役立ちます。ソリューションプロバイダーは、工業製造、医療機器、教育、文化・創造産業など、さまざまな分野に 3D プリントを適用します。

「中国製造2025」の実施に伴い、インテリジェント製造の各分野で技術ロードマップ、重点プロジェクト、重点プロジェクトが次々と立ち上げられ、国内の3Dプリント業界は発展を加速させるチャンスを迎えた。わが国は現在、独自に開発した3Dプリンターを使用して航空機の大型荷重支持部品を製造しており、同分野で国際的に主導的な地位を占めています。理論研究の面では、わが国は3Dプリントに関する論文数と特許出願数で世界第2位です。応用面では、わが国の産業用3Dプリント設備の設置能力は世界第4位です。全体的に、わが国の3Dプリント産業は発展の初期段階にあります。カスタマイズとパーソナライズの需要、急速な市場成長、国家政策レベルの推進、航空宇宙、自動車、鋳造、医療、専門設計、土木などの分野における3Dプリントの応用は、業界の発展の原動力となっています。しかし、3Dプリント業界は、成形材料の設計と製造においてまだ不十分であり、印刷パラメータパッケージ、ソフトウェア、設備のコアコンポーネントなどの開発上のボトルネックにも直面しており、解決するには依然として基礎研究が必要です。

今後の展開に期待
市場の観点から見ると、コンピューターが当初は主に産業用制御に使用されていたのと同様に、3D プリントも当初は産業用コンピューターに使用されていました。その後、エンジニア、デザイナー、その他の専門家向けのモデル設計ツールになりました。次に、教育市場に入り始め、教育用モデルの製造から子供たちに創作方法を教えるまでになり、クリエイティブ産業の萌芽となりました。その後、家庭に入り込みますが、対応するアプリケーションを見つけ、人間化の側面を最適化する必要があります。

技術研究開発と産業化の観点から見ると、需要に牽引されて、3Dプリンティングは徐々に専用3Dプリンター、特殊材料のサポート、産業用3Dプリンター、ロボット、閉回路制御3Dプリンター、検出方法と標準、付加製造と減算製造、デスクトップカラー3Dプリンターと材料、クラウド製造サービスプラットフォームなどへと向かうでしょう。 3Dプリンティングも、専門化から社会化へ、製品開発ツールから大量生産・製造手段へ、形状制御製造から形状制御・特性制御製造へ、印刷製品の性能に対する要求が高まり、3Dプリンティングから4Dプリンティング（スマート材料）、そして5Dプリンティングへと徐々に移行しています。たとえば、人体の活動器官は、3Dプリンティングを使用して迅速にカスタマイズできます。

3D プリンティングは、インテリジェント製造の中核技術の 1 つとして、従来の製造に比べて効果的な補助ツールです。ルール、要件、目標を変え、3Dプリントと伝統的な製造業を組み合わせ、段階的に発展させ、互いの強みを補完し、市場のニーズを把握し、真に応用・産業化すれば、3Dプリントは設計と製造の新時代をもたらし、伝統的な製造業の革新的発展に新たな活力と推進力を注入すると同時に、より大きな発展空間を獲得できるでしょう。 3D プリント技術と従来の製造技術を統合して高度な統合製造システムを形成するには、まだ長い道のりがあります。このステップが達成されて初めて、積層造形産業の規模を拡大することができます。産業チェーンの共同イノベーションと工業化は一つの方法です。

全体的に見ると、3Dプリントは我が国の製造技術と設備のアップグレードを促進し、産業全体の発展と産業レベルを推進し、上流、中流、下流の産業チェーンにおけるすべてのリンクの協調的発展を推進し、航空宇宙製造、自動車製造、バイオメディカル、文化創造、パーソナライズされたカスタマイズなどの産業の発展を促進し、巨大で継続的に成長する総経済規模を形成します。 2020年までに、国内の関連付加製造産業の総生産額は約5,000億人民元に達すると予想されています。 3Dプリンティングは、情報、生命、生物学、材料、環境、ナノテクノロジー、原子力などの新興産業やハイテクの発展の基盤および主要技術の1つとなり、我が国に多大な社会的、経済的利益をもたらすでしょう。

しかし、中国における3Dプリンティングの産業化の現状は低く、応用は散発的で、産業界、学界、研究への投資は散在し焦点が定まっておらず、協調的な産業発展が欠如している。安徽省樊昌3Dプリント産業パークは、この状況を変えるための良いスタートを切りました。優遇政策と市場で30社以上の3Dプリント企業を誘致し、産業クラスターを形成し、協調的な発展を遂げています。

まとめると、3Dプリント産業の発展には社会全体の積極的な共同努力が必要です。現在の製品だけでなく、未来をリードできるコア技術とオリジナル技術の研究開発に重点を置く必要があります。同時に、成果の推進と応用、産業化のプロセスを加速し、より多くの分野で需要を活性化し、市場を刺激し、技術進歩を促進し、イノベーションチェーンと産業チェーンの密接なつながりを促進しなければなりません。物理的な産業として、3D プリントの発展は決して一夜にして達成されるものではなく、単に「トレンド」に留まるだけでは達成できず、時間の蓄積、継続的な投資、そして忍耐が必要です。将来の3Dプリントは今日の3Dプリントとは違うと私は信じています。技術の向上とコストの削減により、3Dプリントの応用レベルは高まり、最終的には人々の生産とライフスタイルを変えるでしょう。

将来の 3D プリントは、間違いなく今日の 3D プリントとは異なり、将来はより優れたものになるでしょう。

著者について
北京三迪科技有限公司の創設者、会長兼CEO、中国粉末冶金技術革新戦略連盟3Dプリント専門技術委員会の委員長、中国付加製造産業連盟の専門委員会メンバー、深セン科学技術協会の会員である宗貴生氏。彼はかつてテキサス州ヒューストンの米中商工会議所の会頭を務めていた。彼は1991年にテキサス大学を卒業し、材料科学と工学の博士号を取得しました。3Dプリンティング研究を専門とし、30件を超える特許を取得しています。

1993年、彼は中国初の商用工業グレードの3Dプリント装置の開発を主導しました。 1994年、彼らは合弁会社である北京龍源自動成形システム株式会社（現在はサンディテクノロジーホールディングスの子会社）を共同設立しました。同社は中国で最も古い専門的な3Dプリント会社です。

出典: 3Dプリンティングワールド

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