貴重な情報：1990年代の華中科技大学におけるラピッドプロトタイピング（3Dプリント）技術開発の記録

華中科技大学におけるラピッドプロトタイピング（3Dプリント）技術開発における主な出来事（1990年代）
★1990.1 米国国立科学財団（NSF）の招待を受け、中国自然科学財団は、著名な院士の施長旭氏、国家計画委員会主任の馬徳秀氏率いる25名の中国代表団を率いて、米国アリゾナ州フェニックスで開催された機械学科報告会に出席した。会議後、代表団は5つのグループに分かれ、1か月間、関係する大学や研究機関を訪問した。代表団には、清華大学のNi Weidou教授、北京航空航天大学のDeng Jiaqi教授、上海同済大学のZhang Shu教授、華中科技大学のWang Yungan教授が含まれていた。このカンファレンスで、CMU（カーネギーメロン大学）は、当時RPMと略されていた3D Systems社製の最新のSLA（ステレオリソグラフィー）ラピッドプロトタイピングマシンを紹介しました。このマシンは、まったく新しい積層造形（現在はアディティブマニュファクチャリングと呼ばれています）の原理を使用しており、非常に驚くべきものです。会議の後、王雲安教授、鄧嘉琦教授、張淑教授は特別にCMU大学の新しく購入したSLAラピッドプロトタイピングマシンを視察し、3Dワークピースの印刷のデモンストレーションを見学しました。彼らは深い感銘を受け、これが将来の機械成形の新たな方向になることを認識しました。このため、王雲安教授はビデオテープを要求しました。

★1990.2 王雲安教授は、アメリカから持ち帰ったSLAラピッドプロトタイピングマシンのビデオテープを華中科技大学の黄樹懐学長と王耀講師に見せた。黄学長は「この技術は素晴らしい。製造業に革命を起こすことは間違いない」と絶賛し、華中科技大学の鍛造プレス教育研究部にラピッドプロトタイピング技術研究センターを設立することへの支持を表明した。

★1991年から1992年にかけて、華中科技大学と中国国家自然科学基金の科学技術基金に申請し、数名の大学院生（Yin Ximeng 他）がラピッドプロトタイピング技術に関する理論的研究を行いました。

★1993.4 SLA技術を開発した日本のCMET社の会長兼技術部長の魏傑氏が華中科技大学に招かれ、技術交流を行った。湖北省科学技術委員会、経済委員会、武漢同済医科大学の呉学長、武漢理工大学の教員、学内の関係教員、学生が魏傑氏の報告に耳を傾けた。この交流により、ラピッドプロトタイピング技術の開発に対する当社の決意はさらに強まり、SLAラピッドプロトタイピングマシンの購入について日本側と交渉しましたが、価格が高すぎたため購入は失敗に終わりました。

★1993年、湖北省科学技術委員会プロジェクト「CAD/CAM一体型ラピッドフォトプロトタイピングマシンの開発」に申請し、11万元の助成金を獲得。博士課程学生のYin XimengがSLAラピッドプロトタイピングマシンを開発し、化学部門が感光性樹脂材料の開発に協力。しかし、技術的な難易度の高さと資金不足のため、ほとんど進展が見られません。

★1993.5 シンガポールの南洋理工大学がアメリカ製のSLAラピッドプロトタイピングマシンを購入したことを知り、華中科技大学と南洋理工大学は交渉の末、SLAラピッドプロトタイピングの精度に関する共同研究協定を締結した。この協定に基づき、王雲安教授と博士課程の学生である尹希孟は1993年9月にシンガポールに赴き、南洋理工大学のSLAラピッドプロトタイピングマシンを使用して3か月間の実験研究を実施しました。 1993年から1995年にかけて、中国の学術雑誌に以下の研究報告が発表されました。

Yin Ximeng、Wang Yungan、Huang Shuhuai。ラピッドプロトタイピング技術：1990年代の新しいモデリングツール、China Mechanical Engineering、1993、4（6）：25-27
Yin Ximeng、Wang Yungan. 高速光成形技術とそのスライスアルゴリズムの実装、Mechanics and Electronics、1993、(6): 40-42
尹希孟、黄淑懐、王雲干。三次元光造形における中間層の反り変形の解析、中国機械工学、1994、5(4): 26～27
尹希孟、王雲安、黄淑懐。三次元光造形技術の精度に関する考察、鍛造技術、1995年、20(4):41～43

★1993.10 シンガポールでの仕事中、王雲安教授と尹希孟はある会社で、アメリカ製のもう一つの新しいラピッドプロトタイピングマシン、LOM（Laminate Object Manufacturing）を見学しました。このマシンはレーザー光線を使って、ホットメルト接着剤でコーティングされた紙を一層ずつカットします。コストが低く、材料を作りやすいため、大きな関心を呼びました。SLAとLOMの2つのモデルを比較した後、彼らはLOMマシンが中国の国情にもっと適しており、当時の華中科技大学の重点となるべきであると判断しました。そのため、彼らはすぐに黄樹懐学長に報告し、黄学長から全面的な賛同を得ました。

★1993年末、鍛造プレス教育研究セクションにラピッドマニュファクチャリングセンターが設立されました。メンバーには、黄淑懐、王雲安、陳国清、羅季環、田亜美、尹希孟などが含まれます。彼らはLOMラピッドプロトタイピングマシンの開発を開始しました。1年も経たないうちに、彼らは紙を成形材料として使用する国内初のラピッドプロトタイピングプロトタイプHRP-Iを開発しました。このマシンは、華中科技大学溶接教育研究セクションの杭世聡教授が開発したレーザーを使用しています。1994年8月、華中科技大学とシンガポールのKINERGY社の合弁会社である武漢開華社によって製造に成功しました。

★試作品はラピッドプロトタイピングマシンの原理を実現しましたが、資金不足と高品質の部品の供給の難しさにより、短期間で一流製品の要件を満たすことは困難でした。そこで1994年11月、両社は国際協力を模索しました。その後、華中科技大学の朱耀廷副学長とシンガポールのKINERGY社の林国才会長は、友好的な交渉を経て、ラピッドプロトタイピングマシンの共同開発に関する協定に署名しました。シンガポール側は資金と生産条件を提供し、中国側は人材と技術を提供し、共同で特許を申請し、世界クラスのラピッドプロトタイピングマシンを開発しました。

★1994.11 王雲安教授、陳国清助教授、羅紀環助教授、尹希孟がシンガポールに赴任し、シンガポールKINERGY社の技術スタッフと研究開発チームを結成し、ハイエンドラピッドプロトタイピングマシンRPSを共同開発しました。同時に、黄樹懐教授は熊暁紅、肖月佳、馬李、于世昌を含む10名以上の研究者を率いて、華中科技大学でLOMラピッドプロトタイピングマシンとその成形材料の開発を継続しました。その後、シンガポールにおけるラピッドプロトタイピングマシンの研究開発における中シンガポール協力には、華中科技大学の沈其文教授、劉昊博士、楊勇博士、于躍峰師、王玄師、李小平師、左静師らが参加した。

★1995.2 華中科技大学とシンガポールのKINERGY社がLOM技術に基づく初のハイエンドラピッドプロトタイピングマシンを共同開発し（上図1は、プロトタイピングマシンの前に立つ中新協力チームのメンバーを示しています）、改造したコピー機を使用してホットメルト接着剤を塗布した紙ロールの製造に成功し、LOMラピッドプロトタイピングマシンの材料製造と合格した標準テスト部品の印刷における技術的困難を突破しました（下図1）。その後、1995年4月にドイツで開催されたハノーバー国際見本市に華中科技大学とKINERGY社が共同開発した製品として出展された（図2）。同時に展示されていたLOMラピッドプロトタイピングマシンの発明者であるHelisys社の製品と比較すると、印刷されたワークピースの強度や硬度が高く、排煙システムも優れているなど、満場一致で賞賛された。わざわざ同社を視察に訪れた日本のARS社の会長は、すぐに2台注文したという。

図1

図2
★1995.7 黄淑懐教授、王雲安教授の指導の下、博士課程学生の殷希孟が提出した博士論文「ラピッドプロトタイピング技術の研究」が審査を通過した。

★1995.9 第4回中国（北京）国際工作機械展示会に、中新合作のハイエンドラピッドプロトタイピングマシンと華中科技大学が開発したラピッドプロトタイピングマシンが展示された。展示会の議長であり工作機械協会会長の梁洵軒氏は、機械工業部の何光元大臣に同行し、中新合作のラピッドプロトタイピングマシンのデモンストレーションを視察した。何大臣は、このマシンを賞賛し、「目を見張る」とし、「科学技術がこれほど急速に発展するとは思っていなかった」と述べた。 1995 年 9 月 9 日の展示会ニュースレター第 3 号第 2 版 (図 3) の記事「工作機械業界のベテランがハイエンド、新型、先進的な展示品について語る」(図 4) には、「華中科技大学の RPM 成形システムは、現在最も最先端の技術である」と記載されています。 1995 年 9 月 11 日の展示会ニュースレター第 3 号では、次のようにコメントされています。「レーザーラピッドプロトタイピングシステムは、この展示会の最新のハイテク製品の 1 つです (図 5)。」

図3
図4
図5
★1995年11月、中国とシンガポールの協力により製作されたラピッドプロトタイピングマシンが日本の第31回東京モーターショーに展示され（図6）、好評を博した。その後、デトロイト産業見本市や米国のアジアオートメーションフェアに出展され、この製品は量産・販売されるようになりました。王雲安教授とKINERGYの林国才会長、穆青マネージャーは、北はハルビンから南は広東省、イギリスのロンドンまで多くの都市で製品発表会を開催し、目覚ましい成果と実り多い販売実績を上げました。主なユーザーには、広東河源ラピッドプロトタイピングセンター、珠海税関、北京航空航天大学、広州宏迪公司、長春第一自動車工場、瀋陽幹部管理学院、第二自動車工場、合肥ヘリフォークリフト工場、南京金城オートバイ工場、上海交通大学、上海同済大学などが含まれます。図7は、長春第一自動車製造工場がLOMラピッドプロトタイピングマシンを使用して作成した鋳造用の木型交換用金型です。同年、中国とシンガポールは、シンガポールが製造・販売するラピッドプロトタイピングマシンについて、華中科技大学が10年間にわたり販売価格の3％の手数料を受け取ることに合意した。
図6
図7
★1996年3月と4月には、光明日報、科技日報、経済日報、中国自動車新聞、中国機電日報、中国器械電報、中国兵器新聞などが中新合作のラピッドプロトタイピングマシンについて報道し、高い評価を与えた（図8）。

図8
★1996年8月18日、KINERGYと華中科技大学が共同開発したラピッドプロトタイピングマシンは、さらなる改良を経てZippyと命名されました（図9）。シンガポールの聯合早報の第一面には大きな写真が掲載され（図10）、Zippyラピッドプロトタイピングマシンは「中国の技術、ライオンシティで開花」と報道されました。第6版の報道では、「Zippyラピッドプロトタイピングマシンは世界的に認められ、世界レベルである」と評されました（図11）。シンガポール駐在中国大使館の科学技術担当一等書記官である王定氏は、これを「比較的重要な成果」と称賛しました（図12）。

図9
図10
図11
図12
★1997年、中国とシンガポールの協力により製作されたラピッドプロトタイピングマシン「Zippy」と印刷されたワークピースが、ドイツのフランクフルトで開催されたヨーロッパ金型展示会（Euromold）に展示され、好評を博しました（図13）。
図13
★1998 上記の中新合弁ラピッドプロトタイピングマシンZippyが受賞:
台湾発明特許、発明番号097677、
中国実用新案特許、ZL 98 2 09076.5。

★1999 上記の中新合弁ラピッドプロトタイピングマシンZippyが受賞:
中国実用新案特許、ZL 99 2 12349.6、
中国実用新案特許、ZL 99 2 13351.3。

★1999.9 華中科技大学出版社は、王雲干教授のモノグラフ『ラピッドプロトタイピング技術』を出版した。この本の序文は、シンガポール駐在中国大使館の張寧科学技術第一書記が書いたものである。序文には次のように書かれている。「王雲干教授は、わが国で最も早くラピッドプロトタイピング製造技術の研究開発に取り組んだ学者の一人であり、国際協力を通じて国内外の市場に参入した最も早い上級工学技術専門家の一人である。」「王雲干教授の研究開発実践の意義は、国内の研究に基づく技術を重要な市場価値を持つ製品にしたことだけでなく、このプロセス自体が中国の研究開発成果の商業化と国際化に多くのインスピレーションを与えていることにある。重要な点は、適切な経路と国際協力の形態を通じて、中国の研究開発に基づく技術成果が国際市場に参入する資格を十分に備えていることである。」 (図 14)

図14
★1999年華中科技大学、KINERGY、シンガポール国立大学がSLM（選択的レーザー溶融法）ラピッドプロトタイピングマシンの開発に成功。同年、シンガポール国立大学で使用するために2台のマシンが製造されました。2003年に、同社は米国特許を取得しました：US 6621039 B2、高温直接レーザー溶融法を使用して自由形状の3次元金属部品を作成する方法と装置。
★1999年、華中科技大学とKINERGY社は、6軸材料押し出し（ FDM ）3Dプリンター（図15）の開発に成功しました。この6軸は、X方向とY方向に沿ったノズルの2つの直線運動軸、Z方向に沿った作業台の直線運動軸と回転軸、および2つのノズルの2つの押し出し直線運動軸です。 2 つのノズルのうち 1 つは、ワークピースの直線壁構造を形成するための垂直下向きノズルを備え、もう 1 つのノズルは、ワークピースの非直線壁構造を形成するための水平傾斜ノズルを備えています。両方のノズルは、プラスチックロッドまたはプラスチックワイヤを使用して材料を押し出すことができます。バー成形を使用する場合、材料ラックを回転させることにより、異なる色のプラスチックバーを自動的に交換できます。コンピュータの制御下で、6 つの軸が自動的に連携し、支持構造を作らずにワークピースの傾斜構造と片持ち構造を形成します。

図15

華中科技大学におけるラピッドプロトタイピング（ 3Dプリント）研究プロジェクト（ 1990年代）

シリアルナンバー	申請日	プロジェクト名	責任管理ユニット	研究開発スタッフ
1	1991	SLA技術に基づく高速金型製造システム	華中科技大学科学技術基金	王雲安、趙学成、田亜美、朱曙光、殷希孟、瞿燕玲
2	1992	レーザー硬化型高速工具製造システムの研究	中国国家自然科学基金	王雲安、田亜美、尹希孟
3	1993	レーザー凝固ラピッドプロトタイピングシステムの研究	中国国家自然科学基金	黄淑懐、王雲安、田亜美、尹希孟
4	1993	高速光成形技術の研究	高等教育機関における博士課程研究特別基金	黄淑懐、王雲安、尹希孟
5	1993	高速光成形システムの研究	主要な分野と技術	黄淑懐、王雲安、田亜美、尹希孟
6	1993	レーザー凝固ラピッドプロトタイピングシステムの研究	国家科学技術委員会	王雲安、黄淑懐、尹希孟
7	1993	CAD/CAM一体型高速光造形機の開発	湖北省科学技術委員会	王雲安。黄淑懐、羅季歓、陳国清、馬沙、殷希孟、梁淑雲
8	1994	迅速かつ直接的な製品設計と製造のための最新の統合手法の研究	国家科学技術委員会	王雲安、黄淑懐、馬沙、殷希孟、梁淑雲、劉斌
9	1994	新世代の迅速なサンプル調製技術の研究 - LOM	中国国家自然科学基金	黄淑懐、王雲安、羅季歓、陳国清、何勇貴、殷希孟、馬沙、劉斌
10	1995	高速フォトリソグラフィー技術における部品精度の研究	中国国家自然科学基金	黄淑懐、王雲安、尹希孟、馬沙、劉斌、鮑小紅
11	1995	金型ラピッドプロトタイピング技術に関する基礎研究	中国国家自然科学基金	黄淑淮、王雲安、黄乃宇、羅吉栄、肖月佳、葉盛平、李燕、韓明、馬沙、段俊
12	1998	レーザー誘起反応ラピッドプロトタイピングシステムの研究	中国国家自然科学基金	王雲安、張向林、馬沙、黄啓明、陳学斌

ラピッドプロトタイピング（ 3Dプリント）技術に関するモノグラフを編集し出版しました。

シリアルナンバー	タイトル	編集長	出版社	発行日
1	ラピッドプロトタイピング技術	王雲安	華中科技大学出版局	1999
2	ラピッドツール製造とその応用	王雲安	華中科技大学出版局	2003
3	ラピッドプロトタイピング技術（上級）	李宝、王雲安	中国労働社会保障報道	2006
4	ラピッドプロトタイピング技術（技術者）	郭舜、王雲安	中国労働社会保障報道	2006
5	迅速な金型設計・製造技術（上級）	王玄、王雲安	中国労働社会保障報道	2006
6	迅速な金型設計・製造技術（技術者）	王雲安	中国労働社会保障報道	2006
7	ラピッドプロトタイピングとラピッドツーリング	モク・キンワー	電子産業プレス	2006
8	液滴噴射自由形状成形	王雲安、張向林	華中科技大学出版局	2009
9	バイオメディカルエンジニアリングにおけるラピッドプロトタイピングの応用	張福強、王雲安、孫建	人民軍事医学出版社	2009
10	3Dプリントフリーフォーミング	王雲安、王玄、孫建	機械産業プレス	2012
11	自由形状の機能デバイス	王雲安、王玄	機械産業プレス	2012
12	フリーフォーミング技術	ジン・イェ、ワン・ユンガン	機械産業プレス	2012
13	3Dプリント技術	王雲安、王玄	華中科技大学出版局	2013
14	液状樹脂光硬化型積層造形技術	莫建華、蔡道勝、石宇勝	華中科技大学出版局	2013
15	3Dプリント技術	王雲安、王玄	華中科技大学出版局	2014
16	バインダージェッティングと溶融フィラメント製造3Dプリント技術	王雲安、王玄	西安大学出版局	2016
17	選択的レーザー焼結3Dプリント技術	シェン・チーウェン	西安大学出版局	2016
18	選択的レーザー溶融3Dプリント技術	陳国清	西安大学出版局	2016
19	液体樹脂光硬化3Dプリント技術	モク・キンワー	西安大学出版局	2016
20	3Dプリント材料	石宇勝、ヤン・チュンゼ、周燕、呉嘉敏、王燕、于勝富	華中科技大学出版局	2019
21	レーザー選択焼結3Dプリント技術	ヤン・チュンゼ、シー・ユーシェン、ウェイ・チンソン、ウェン・シーフェン、リー・チャオチン	華中科技大学出版局	2019
22	3Dプリント技術入門	楊継泉、李迪塵、石宇勝	化学産業プレス	2020