3D プリント積層造形についてご存知ですか?これが外国人のすることだ！

この投稿は、Dongfang Xiong によって 2015-10-27 20:06 に最後に編集されました。

革新的な技術を活用し、経済的、社会的に大きな影響をもたらしてきた積層造形（AM）は、真の意味で「第4次産業革命」と言えるのでしょうか？ AM 技術の推進と実用化により、自動車、医療、航空宇宙、石油・ガスエネルギー、消費者市場の分野で、ますます多くの製品のカスタマイズ生産が可能になっています。

積層造形（AM）技術の開発

1987 年以来、積層造形は主にラピッドプロトタイピングに使用されてきました。設計の自由度が高いため、手作業による処理なしで、複雑な形状の機能プロトタイプを効率的かつコスト効率よく製造できます。同時に、3D CAD データのサポートにより、ラピッドプロトタイピング技術を使用して比例した物理部品またはアセンブリを迅速に製造し、今日のアプリケーションでは高品質の部品を生産できます。

技術のさらなる発展により、最終製品を印刷することが可能になりました。付加製造は、高性能製品の製造における主要な技術になると期待されています。この技術が大規模な工業生産にうまく応用されれば、その影響は革命的なものとなるでしょう。
主流メディア、投資会社、消費者は、まるで新しい大陸を発見したかのように、突然、付加製造技術に注目し始めました。この現象にはいくつかの要因が関係しています。 2007 年、バース大学の RepRap プロジェクトは、安価なオープンソースの 3D プリントデバイスコンポーネントを市場に投入しました。 2年後、ストラタシスが所有していた特許も失効しました。

AM 技術の発展を大きく促進した具体的な要因としては、原材料や希少材料の価格上昇、CAD ソフトウェアと IT システムのアップグレード、持続可能な生産方法への移行 (コストと環境の両方の観点から)、市場に迅速に対応できる製品の必要性などがあります。

2004年から2014年にかけて、AM技術の発展に伴い、市場規模は年平均20%の成長を遂げ、今後も比較的高い成長率を維持すると予想されます。 2014年、金属積層造形システムの販売量は50％以上増加し、市場全体の成長率を大幅に上回りました。金属材料販売市場でも同様の現象が発生しました。
原材料、製品部品、生産インフラの市場規模は、2023年までに77億ユーロに達すると予想されています。 AM 技術の発展と原材料価格の低下がこの傾向を後押しするでしょう。 AM テクノロジーが最も広く使用されている分野は産業および商業機器であり、次いで消費者製品、電子部品、自動車、航空宇宙となっています。

現在、金属部品を生産するための設備の設計と製造は主にヨーロッパに集中しています。
関連する欧州機関によるこの技術の研究開発により、欧州は他の経済圏に取って代わり、再び金属 AM 装置の主要サプライヤーとなることができるようになります。しかし、長期的には、生産プロセスと材料の標準化が必要になります。同様に、この技術の市場のさらなる発展を促進するためには、規制の問題を優先的に解決する必要があります。知的財産と製造物責任の問題の解決も AM 市場の将来を形作る上で役立ちますが、これらの法的問題の解決に参考にできるベンチマークや前例はありません。

積層造形（AM）技術フレームワークの構築

製造プロセスがますます複雑になるにつれて、複数の部門と複数の専門分野の技術能力の有機的な組み合わせが必要になります。付加製造などの高度な製造技術の開発は、生産プロセス、ICT、材料科学の有機的な組み合わせと切り離せません。 EU は競争前の共同研究の経験を有しており、AM 技術の開発と市場での受け入れを促進する大きな可能性を秘めています。

付加製造（AM）技術は、産業化（大規模生産の実現など）においてさまざまな困難に直面しています。主な課題としては、再利用性、製造プロセスの安定性、ワークピースの最大サイズ制限、最終的な表面品質などがあり、研究機関に多くの研究の余地が残されています。ほとんどの問題は、自分で解決するには難しすぎるか、商業的にリスクが大きすぎます。問題解決には政府の参加と投資プロジェクトの研究が必要です。

政府系の製造業研究開発センターとその提携機関は、複数の部門や分野から資金と特殊な技術を調達します。産業生産に関わる人々と研究機関が相互協力に基づき、複雑で革新的な課題に共同で取り組みます。これは、市場志向の研究への資金提供と技術進歩への投資によって可能になります。

民間投資を奨励しなければなりません。政府は AM 技術とインフラ開発に意図的に資金を提供しています。特定の地域では、最先端技術を研究する能力が投資を引き付ける役割を果たしています。たとえば、ドイツのパーダーボルン大学では、州、ボーイング、EOS、エボニックインダストリーズ、SLM コンサルティングが共同で資金提供し、1,300 万ユーロの加工センターが建設されました。

英国政府は、ハイテク研究センターを建設するために、最大 2 億ポンド相当の 6 年間のプロジェクトであるシェフィールド先端加工技術研究センター (英国) に資金を提供しました。このセンターはボーイング社とロールスロイス社からの投資を集めている。このセンターは2001年に設立され、欧州連合構造投資基金から財政支援を受けていました。同様に、ネットシェーピングと積層造形技術に焦点を当てたプロセス技術研究センター（コベントリー）は、エアバスとAECの支援を受けて2010年に設立されました。

近年、EUは、EU 2020戦略の一部でもある産業強化政策の枠組みの中で、さまざまな主要技術に対する支援を強化しています。 EU先進製造技術ワーキンググループは2013年に設立され、EUにおける先進製造技術の現状に関する重要な報告書を起草しました。

ヨーロッパは工業生産における伝統的な優位性により、金属 AM システムの世界的な推進と応用において常に主導的な立場にあります。しかし、世界的に競争が激化しており、最先端の製造技術を習得する能力が、伝統産業と新興産業の覇権を握る国を決定するため、欧州は競争相手に遅れをとることを受け入れることはできない。

EUは、AM技術の獲得競争に参加しているという強いメッセージを世界のビジネス投資家に送るべきである。このメッセージを伝える最も効果的な方法は、EU AM 戦略を策定することです。このような戦略は政治的に支援されるべきであり、AM の産業化を支援するために包括的な計画と確固たる目標を策定する必要があります。

EU の AM 戦略は、AM の開発のための枠組みと方向性を提供する必要があります。まず、EU 内での利害関係者の確立が不可欠です。現在、EU では情報ギャップがあり、世界規模での AM 技術の現状を把握できていません。 AM 技術の利用と開発の現状には、さまざまな業界 (ソフトウェア業界、材料業界、サービス業界、機器製造業界、レーザー応用業界など) からの参加者が含まれています。非常に多くの業界が関わっているため、EU 全体のプラットフォームを構築することで、すべての業界にわたる情報交換と革新的な協力を促進することができます。欧州委員会は、このようなプラットフォームの設立を強く支持すべきである。

さらに、Outlook 2020 プロジェクトでは、AM、特にアプリケーション指向のプロジェクトに十分な資材を投資する必要があります。これは、AM 製造方法の促進に役立つだけでなく、AM 製品の市場投入にも役立つためです。官民パートナーシップ工場の成功は、業界主導の研究アプローチが公的資金を効果的に市場イノベーションに向けることができることを示しています。 EU AM 研究プロジェクトの透明性の向上は、欧州委員会が世界的な投資機関と協力する上で重要です。

しかし、誰もが知っておくべきことは、1984年から1987年にかけての最初のフレームワークプログラム中に、EUがAM関連の研究に財政支援を提供していたということです。これらの組織は、樹脂材料を層状に注ぎ、紫外線で処理する AM 装置のプロトタイプを構築しました。

その後の枠組み計画（1988年～2013年）でも継続的な支援が確保されました。第 7 次フレームワークプログラムだけでも、60 件を超える成功した AM プロジェクトが EU から 1 億 6,000 万ユーロを超える資金提供を受け、当時の総予算は約 2 億 2,500 万ユーロでした。現在、ホライズン2020フレームワークプログラムの2014年作業計画には10のプロジェクトが選定されており、EUから2,300万ユーロを超える資金提供を受けており、総予算は約2,500万ユーロとなっています。
いずれにせよ、EU の資金提供だけでは本当の勢いは生まれず、加盟国が協力して国家レベルで AM 技術への資金提供を増やす必要があるでしょう。

一方、EU 地域の国々も、現地の AM 能力を向上させ、RDI センターの開発/アップグレード資金の投資割合を増やすことで役割を果たすことができます。各国は民間投資を誘致するために、RDIインフラを世界規模で推進するよう努めるべきである。長期的には、AM 分野には新規参入者 (サービス企業やソフトウェアプロバイダーなど) にとって重要な機会が数多くあります。資金調達ツールは、企業、新興企業、中小企業の発展を支援するためにも活用されるべきです。もう 1 つのサポート形式は、ネットワーク化されたパイロットとデモンストレーションの開発をサポートするための地域間コラボレーション (トラック保護イニシアチブを参照) です。

欧州の AM 戦略では、AM 分野における知識の継承と中小企業への拡張も促進する必要があります。 AM 分野における主要な技術進歩のほとんどは大手機器メーカー (OEM) で起こっており、処理データや材料データは常に工場内で秘密にされてきました。 AM 研究に資金を提供することで、EU は技術分析、コスト分析、市場分析を通じて、さまざまな業界における AM の適用可能性をすべての人に理解してもらうことができます。これは、AM に関する完全な欧州の知識体系の構築にも貢献します。関心のある関係者がアクセスしやすくなり、研究コミュニティへの参加が容易になります。 DG GROW が委託した最近の調査では、こうした側面が考慮されており、これは称賛に値する。

しかし、それは単なる科学的研究ではなく、政府の政策も新しい技術市場の発展において指導的な役割を果たします。 AM テクノロジーは独自の特性を備えており、製品開発や業界のバリューチェーンの変化に重要な役割を果たします。安定性や知的財産の問題も次々と発生するでしょう。これらの問題が解決されて初めて、業界はAM技術の活用を真剣に考え始めるでしょう。

さらに、製造プロセスや材料特性に関するデータが不足しているため、AM 技術をより広範囲に利用できるように業界標準を開発するための取り組みを強化する必要があります。航空機や医薬品など、安全性の要件が高い一部の品目では、AM 技術を使用して製造される部品は品質認証に合格する必要があり、規制当局の注目を集める必要があります。

最後に、AM は高度にデジタル化された生産プロセスです。健全な ICT インフラストラクチャとデータ保護およびセキュリティルールを組み合わせることで、AM テクノロジーの使用に対するユーザーの信頼を高めることができます。これらの問題を放置すると、早期導入者の意欲を削ぎ、消費者の信頼を失わせ、AM 技術の市場での受け入れを妨げる可能性があります。 EU は重要な知識のギャップを埋め、AM 開発の全体的な枠組みを確立するのに役立ちます。行動すべき分野を特定するには、できるだけ早く業界やその他の利害関係者との幅広い対話を開始することが重要です。
（出典：金属加工）

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