3D プリンティングが静かに現実のものとなり、従来の製造方法を覆すまでには、どれくらい時間がかかるのでしょうか?

出典：上海証券報

ファン・ユルによる地図

上海連泰設備室

「現在、積層造形産業（通称3Dプリント）は導入期を過ぎ、急成長の新たな段階にある」と工業情報化部設備産業発展センター政策企画部副部長で中国積層造形産業連盟副事務局長の李芳正氏は、3Dプリントの発展の道における最新の足跡を説明した。

3D プリンティングは、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結合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。もっとわかりやすく説明すると、その動作原理は一般的なプリンターとほぼ同じです。プリンターに液体または粉末を充填し、コンピューター制御によって印刷材料を層ごとに積み重ね、最終的に設計図を実際の物体に変えます。

業界の動向から判断すると、8月末に3DプリンティングのリーダーであるPolyliteが金属付加製造への投資を増やす目的で私募計画を発表した。今年4月、Raycus Laserは医療、航空宇宙、従来型製造、自動車、歯科などの分野で使用できる新しい3Dプリントレーザー製品を発売しました。さらに、上海聯泰、新精和、青岩智書など多数の非上場企業も、この「業界のダークホース」に乗ろうと準備を進めている。

業界関係者の目には、3D プリンティングが産業発展の未来であることは間違いありません。しかし、業界が本当に爆発的な成長を遂げる前に、原材料、設備、プロセス、品質検査、プロモーションコストなど、生産チェーンのすべてのリンクで緊急の突破口が必要であり、原材料の回収率、設備に依存しない研究開発能力、プロセスレベル、検査およびアクセスコストなど、多くの側面が広く関わっています。

しかし、上海証券報の記者が行った調査によると、デジタル経済の急成長とインテリジェント製造の普及を背景に、3Dプリント業界の発展は静かに加速しているという。

産業拡大：指定規模以上の中国の付加製造企業の数が急増

上海市松江区の上海連台に入ると、機器工場は活気に満ちていた。作業員たちはサイほどの大きさの機器をコンテナに積み込み、町外へ出荷する準備をしていた。当社は設立から 22 年が経ち、積層造形業界の発展と成長を目の当たりにしてきた企業のひとつです。

「最初の10年間、業界の道筋は非常に狭かった。特に2008年の金融危機後、主要顧客の購買力の低下により、会社は一度は存続の危機に陥った。当時、人は辞めることしかできず、入社することはできないという規則を作らなければならなかった」。その忘れられない年月を語りながら、同社のゼネラルマネージャーである馬金松氏は今でも深い感慨を抱いている。

同社の展示ホールでは、本物そっくりのアニメのフィギュア、精巧に作られた鋳造部品、小さくて繊細な歯の型など、さまざまな素材でプリントされた3D製品が、さまざまな業界の物語を語っています。「この物語はまだ始まったばかりだ。」馬錦松は将来に自信に満ちている。

世界の他の国々も積層造形の開発に積極的に取り組んでいます。「2022年ウォーラーズレポート」によると、2021年の世界付加製造市場規模は152億4,400万米ドルに達し、前年比19.5％増となった。過去4年間の平均成長率は20.4％に上った。そのうち、付加製造専用の材料、設備、サービスの総生産額は122億5,000万米ドルに達した。マッキンゼーによれば、世界の付加製造は2025年までに2,000億～5,000億米ドルの経済的利益を生み出すと予想されています。

中国に着目すると、「中国製造2025」の全文に「付加製造」という言葉が6回登場し、全文を貫いている。「2021年中国付加製造産業発展研究報告」によると、わが国の付加製造企業の2021年の収益は約265億元で、過去4年間の平均成長率は30％でした。

企業体別に見ると、国家統計局のデータによると、中国の一定規模以上の付加製造企業は2016年の20社以上から2021年には100社以上に増加し、営業収入が1億元を超える企業も40社を超えた。

同時に、積層造形技術の応用分野も拡大し続けています。記者の調査によると、3Dプリントはジュエリー工芸、航空宇宙、医療機器、自動車製造などの分野で徐々に応用が深まっているだけでなく、生物学、服装の設計と製造の分野にも絶えず拡大しており、応用方法はプロトタイプの設計から直接製造へと徐々に変化していることがわかりました。

国内の3Dプリンター機器の高騰と原材料費が大幅に低下

付加製造会社であるXin Jingheの研究室には、研究室のほぼ4分の1を占める巨大な装置があり、それを操作するには、作業員は4段の階段を登る必要があります。

「これは数年前には非常に先進的な設備でした。当時、ドイツから輸入するには2000万元以上かかりました。」国家付加製造標準化技術委員会のメンバーであり、中関村重合プロジェクトの主任科学者である劉斌氏は記者団に次のように語った。「以前は、付加製造企業は一般的に輸入設備を使用しており、主流の小規模設備は400万～500万元から始まりました。現在では、それが現地化されているため、設備コストは基本的に50％削減できます。場合によっては、専用設備を100万元で作ることができます。」

北京清華大学清華智書は、清華大学の林鋒氏のチームと協力して、3D プリント機器のローカライズという課題に取り組んでいます。同社の王潔瑶副社長は記者団に対し、同社が独自に開発したEBSMデュアルガン等幅電子ビーム積層造形装置により、予熱、充填、輪郭スキャンを同時に実現し、成形効率を2倍以上に高め、わが国における先進金属材料の大型部品製造の問題を解決できることを明らかにした。

3D プリンティングにおけるもう 1 つの大きな技術的進歩は、材料収率の向上から生まれます。「これまで、当社が使用する粉末材料の回収率はわずか30％程度でした。つまり、投入した原材料100キログラムあたり、印刷に使用できる完成品は30キログラムのみで、残りの原材料は廃棄されていました。現在、一部の粉末材料の回収率は約60％に達しており、これは過去に比べて基本的に2倍になっています。」劉斌氏は、粉末調製技術の継続的な進歩は、3Dプリントの原材料コストの大幅な削減に効果的につながると述べた。

さらに、劉斌氏は、付加製造は特殊で専門的な原材料から切り離すことはできないとも述べた。近年、業界では新素材の研究開発が進められており、高強度アルミニウムや高性能チタン合金などの素材が今後さらに活躍する機会が増えるかもしれません。

さまざまな分野の大手企業が資本市場に参入するにつれて、資本が急増している。

3Dプリントの広大な軌跡と技術の急速な進歩に直面して、A株企業はレイアウトを加速し、産業チェーンの中で積極的に「地位を確立」しています。特に、科学技術イノベーション委員会の設立により、積層造形分野の大手企業が資本市場に参入し、開発を加速させるきっかけとなっています。

上流材料側では、科技イノベーションボードの企業が3Dプリント粉末材料に重点を置いた粉末材料を開発しており、その中には、噴霧法を主なプロセスとして製造されるアルミニウム、銅、チタン、高温合金、金型鋼、コバルトクロム合金などの粉末材料が含まれています。 Silver Jubilee Technology は、主に熱溶解積層法 (FDM) 材料と選択的レーザー焼結法 (SLS) 材料に関する研究と生産を行っています。

コア部品の面では、広雲達の完全子会社である通宇航空が航空分野における3Dプリントの応用に注力しており、主に航空部品、機械加工部品、3Dプリント部品を生産しており、その中でも3Dプリント航空部品は同社の重要な業績成長ポイントの1つになると期待されています。 Raycus Laser は主に 3D プリント専用のファイバーレーザーに焦点を当てています。

中流設備側では、広雲達の既存設備には、セラミック3Dプリンター設備、金属3Dプリンター設備、非金属3Dプリンター設備、フルカラー3Dプリンター設備、独自開発の3Dプリンター設備などがある。 ASKAは主に砂型3Dプリンター装置の設計・開発を行っています。

下流製品側では、大宝メディカルの主な事業は高価値の医療用消耗品の生産、研究開発、販売であり、その製品には3Dプリントされた人工股関節などがある。マイプメディカルは、バイオ添加剤製造技術を活用し、吸収性硬膜パッチなどの主要製品の開発・販売を行っています。

チョイス・データの統計によると、A株3Dプリンティング部門指数は今年4月末以来30％近く上昇している。

李芳正氏は記者団に対し、「最近、資本市場の付加製造への注目は高まり続けている。これは、一方では付加製造技術の成熟、製品の改良、業界の認知度の向上によるものであり、他方では、ポリライトのような大手企業の上場により、資本の業界への全体的な注目が高まっている」と語った。

ポリライトは2019年7月に科学技術イノベーションボードに上場し、累計250％増加、時価総額160億元を超え、世界でもトップクラスの付加製造企業にランクされています。半期報告書によると、同社は今年上半期に営業利益2億7700万元を達成し、前年同期比92.83%増加した。

ポリライトは資本の助けを借りて生産拡大を加速させています。同社は8月29日夜、私募増資計画を発表し、最大31億900万元を調達して金属積層造形向け大規模インテリジェント生産基地プロジェクトに投資し、運転資金を補充する予定だ。ポリライトは、今回の移転により、カスタマイズされた金属添加剤製品と原料粉末の生産能力が大幅に向上し、航空宇宙、医療歯科、自動車などの応用分野で急速に高まる添加剤製造の需要を満たすと同時に、同社と業界の金属添加剤製造粉末の需要を満たすことができると述べた。

より多くの伝統的な企業に新しいテクノロジーを試してもらう方法

業界は急速に発展していますが、問題点や困難は依然として存在しています。 3D プリンティングは長い間、従来の産業に比べてコストを下げ、効率を高めるにはどうすればよいかという共通の課題に直面してきました。さらに、産業チェーンの各リンクのレベルを効果的に向上させるにはどうすればよいでしょうか。 3Dプリンティングは他業界とのマッチングポイントを見つけられるか？これらの問題を解決するには、実践者が継続的な調査と実験を通じて解決策を見つける必要があります。

「現在、3Dプリントと航空宇宙の融合は比較的順調です。航空宇宙の設計者自身が、新しい技術を使い、さまざまなシナリオで積層造形を使用する利点と合理性を模索したいという需要と意欲を持っているからです。3Dプリント自体も、従来の産業分野での開発プロセスを必要としており、企業と顧客が互いに近づき、適切な組み合わせと参入ポイントを見つける必要があります。」と劉斌氏は述べた。

相対的に言えば、一部の伝統的な企業は生産規模が大きく、生産能力と生産額が高く、変革の動機が不十分であるため、3Dプリントに「アクセス」することは困難です。劉斌氏は記者団に対し、多くの伝統的な産業分野における3Dプリントの普及率は現在比較的低く、初期段階にあると語った。今後、政策的な奨励、支援、促進がさらに進めば、業界はより速く、よりスムーズに発展するでしょう。

より多くの従来型企業に 3D プリントを試してもらうにはどうすればよいでしょうか?多くのインタビュー対象者は記者に対し、各業界には積層造形技術を統合したベンチマーク企業がいくつか必要であり、それによって業界内の企業が共同で積層造形技術を使用するよう促す必要があると語った。さらに、業界のエンジニアも考え方を変える必要があります。

李芳正氏の見解では、伝統的な企業は3Dプリント技術に対する理解を深めることで、設計と設備技術の向上を促進できるという。同時に、より多くの伝統的な企業が3Dプリントチームに参加し、後者とのアプリケーション統合ポイントを増やすことによってのみ、3Dプリントの応用と改善をより効果的に促進することができ、クラスタリング効果と好循環を形成できます。

さらに、アプリケーション標準の欠如も、3D プリントの産業化に対するもう一つの制約となっています。ポリライトの関係者は記者とのインタビューで、積層造形の技術的成熟度は、減法造形や材料の均一化などの伝統的な製造技術とは比較にならないと認めた。科学的根拠、工学的応用、工業生産などの面で、依然として多くの基礎研究作業を行う必要がある。業界標準の欠如により、付加製造技術の成果の蓄積、統合、推進、応用がある程度制限され、業界の発展が遅れています。

「新しい製造技術として、国内外で3Dプリントの応用基準が積極的に模索されています。」Li Fangzheng氏は、「応用基準が確立され、それに続くテストと認証が実施されれば、3Dプリントの応用規模は急速に拡大することができます。」と自信を持って語った。

将来は有望：低価格の消費者向けデバイスが何千もの家庭に普及すると予想される

北京エディ・インテリジェント・テクノロジー株式会社の付加製造部門ディレクター、郭丹氏は、完全に3Dプリントされた靴を履いて、急いで会議室に入ってきた。

Guo Dan 氏は、3D プリントの進歩は止められないと信じています。「産業技術の反復は実用化のニーズから生まれます。数年前、国内外の企業の焦点は積層造形を使用するかどうかでした。過去2年間、彼らは積層造形を通じてどのように製品を実現するかにもっと注意を向けています。思考の観点は質的に変化しました。」しかし、彼はまた、「この段階では、業界はまだキャズムを越えておらず、イノベーターからマス産業の完全なライフサイクルに入っていません。蓄積期間を経て初めて、3Dプリント市場の規模は幾何級数的な成長を迎えるでしょう。」と述べました。

産業発展の観点から見ると、長期にわたる人材不足が我が国の付加製造産業の発展を制約してきました。人力資源・社会保障省が発表した「2021年第4四半期全国最も人手不足の職種ランキング　求人数が求職者数を上回っている100職種」に、積層造形装置オペレーターが掲載されている。

しかし、この状況は良い方向にも変化しつつあります。今年6月、人力資源・社会保障部は「付加製造工学・技術人員」などの新職業に関する情報を発表し、これまでの学校教育への政策支援から専門職認定へと重要な一歩を踏み出した。同時に、当社自身も業界の発展に貢献するために専門人材の育成に積極的に取り組んでいます。

「3Dプリントはもはや手の届かないものではなく、低価格の消費者向けデバイスが何千もの家庭に普及すると予想されています」と劉斌氏は述べた。「将来的には、特殊なハンマー、ペンチ、その他の工具などの家庭用品を製造できる、家庭用の小規模な金属積層造形デバイスが登場するかもしれません。金属部品が必要な場合は、モデルをダウンロードするか、自分で設計して、モデルをデバイスに転送するだけで、自宅で部品を印刷できます。」

業界への優秀な人材の流入、設備研究開発技術の進歩、新しい産業モデルの出現、新世代情報技術の強化、政策支援のアップグレードにより、近い将来、3Dプリントは立体的で豊かな産業の現実を「噴出」する可能性があります。

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