学術リーダーの楊勇強氏との対話：技術的なボトルネックを突破した後、3Dプリンティングは消費の新たな成長レベルを導くだろう

出典：サザンメトロポリスデイリー

はじめに: 最新の市場統計によると、積層造形技術 (3D プリント) は近年急速に発展しているレーザー技術の産業化の重要な分野です。その中で、広東省の付加製造産業の規模は急速に拡大しており、2015年のわずか20億元から2019年には60億元に達し、年平均成長率は31.6％に達しています。市場には約400社の企業が参入しており、全国のほぼ半分を占めています。

2020年9月、広東省科学技術庁は、省発展改革委員会、省工業情報化庁など5つの部門と共同で、「広東省レーザー・積層造形戦略的新興産業クラスター育成行動計画（2021～2025年）」をまとめ、公布した。「レーザー・積層造形」産業は、広東省が育成・発展に注力する10の戦略的新興産業クラスターの1つとなり、広東省のレーザー・積層造形産業は初の省レベルの特別支援政策を導入した。

現在、この業界において革新的なブレークスルーを必要とする「ボトルネック」となるリンクは何でしょうか?テクノロジーとアプリケーションの標準をどのように形成するか?一般消費者向けの3Dプリント市場の状況はどうですか?最近、南都科技の記者が上記の問題について、華南理工大学の教授兼博士課程の指導者である楊永強氏にインタビューした。
△楊勇強教授の紹介：楊勇強教授は華南理工大学の付加製造研究室の室長です。2002年以来、この研究室は金属部品の付加製造技術の研究に取り組んでいます。これは、わが国でSLM（選択的レーザー溶融）成形技術を体系的に実行する最も早い研究ユニットです。楊勇強氏は、中国機械工学会付加製造部門の事務局長、付加製造設計委員会の委員長、中国 3D 印刷技術連盟の副会長、広東付加製造 (3D 印刷) 協会の会長も務めています。

Q: あなたが率いる華南理工大学の付加製造研究所の研究チームは、すでにどの分野で技術応用を実施していますか?

楊勇強：金属 3D プリントは 2002 年に華南理工大学で始まりました。金属 3D プリント、特に粉末積層プリントは精度が高く、技術的な難易度が比較的高いです。当社は中国でこの分野に最も早く参入したチームです。2004年に中国初のレーザー選択溶融ラピッドプロトタイピングマシンを開発し、2007年に産業化を達成しました。過去10年間で、当社は以下の分野で産業化、あるいは応用を実現してきました。

まず、設備面では、産業用ボード設備と統合されたレーザー選択溶融設備の量産を実現し、さまざまなアプリケーションシナリオに対応する専門モデルを発売しました。最小成形サイズ50×50 mmから650×650 mmまで、約5〜6種類のモデルがあります。

2つ目は医療分野です。当社には医療分野ですでに市場に投入され、応用されている象徴的な応用製品が2つあります。 1つ目は、舌側矯正用ブラケットのパーソナライズカスタマイズプロジェクトで、米国とドイツで特許を申請しています。2つ目は、膝関節分野への応用です。北京大学第三付属病院といくつかの科学研究プロジェクトで協力し、特許を含む20件以上の発明特許を生み出したほか、特殊機器の研究開発、製品開発、臨床検証を行い、比較的良好な臨床結果を達成しました。これら 2 つの製品は、それぞれクラス II およびクラス III の医療ライセンスを取得しています。また、当社は医療分野でも多くの科学的研究を行っており、一部の製品はまだ科学的研究の検証段階にあります。

3つ目は、航空宇宙、金型、科学研究などの分野への応用です。当社は、さまざまな新興分野向けに多くの関連ハードウェアを開発しており、ステンレス鋼、チタン合金、コバルトクロム合金、銅合金、純タンタル、純タングステンなどの材料に関する多数のプロセス実験を実施してきました。現在、この業界にサービスを提供しているデバイスは約 12 個あります。

Q: あなたは10年以上にわたって積層造形業界で働いていますが、この分野の現在の産業化の状況についてどうお考えですか?

楊勇強：2002年から2012年までの10年間は、3Dプリンティングは人々にあまり知られておらず、技術がまだ十分に成熟しておらず、その応用には多くの制約がありました。 2012年以降、全世界が3Dプリンティングに大きな注目を寄せるようになりました。

我が国では、関係省庁から地方自治体に至るまで、多くの政策やプロジェクトが3Dプリンティング産業を支援しています。国家レベルでは、工業情報化部、科学技術部、国家発展改革委員会など12の省庁・委員会が製造業の発展計画「付加製造産業発展促進計画（2015～2016年）」と「付加製造産業発展行動計画（2017～2020年）」を発表した。この2つの発展計画では、金属付加製造設備と3Dプリント材料が主要発展目標の一つに挙げられ、国家戦略レベルにまで高まり、3Dプリントは発展の春を迎えた。

実際、私はこの分野の産業化の見通しについて非常に楽観的です。技術レベルから見ると、 3Dプリントは最新のレーザー技術、材料技術、自動化技術、ソフトウェア技術などを統合し、先進的な製造技術の典型的な代表となっています。その応用分野は非常に広く、航空宇宙、バイオメディカル、ファッションジュエリーから工業用金型、自動車、さらには造船業界まで、3Dプリントに対する需要が非常に大きく、国民経済と産業の発展に革命的な影響をもたらしています。

しかし、3D プリンティングは製造技術の新しい分野として登場してからまだそれほど長くはなく、歴史はわずか 30 年ほどです。そのため、技術の普及率が十分ではなく、多くの業界ではこの技術の活用を考えていません。新しい技術、特に製造技術の開発は、多くの場合、その応用によって推進されることは誰もが知っています。産業用途はまだ十分に登場していないため、3D プリンティングの開発規模はそれほど大きくありません。しかし、国の製造業のレベルと人々の生活水準が向上するにつれて、工業製品や医療製品に対する需要はよりパーソナライズされ、深まるものとなり、3Dプリンティングの発展を加速させるチャンスになると信じています。

広東省は3Dプリント技術の研究開発と市場開発に強い強みを持っている

Q: 先ほど、3D プリントが先進的な製造技術の代表的なものになったとおっしゃっていましたが、この分野における広東省のイノベーション基盤についてどうお考えですか?

楊勇強：人材チーム、技術基盤、市場の需要など、広東省には強力な蓄積があります。人材の観点から見ると、私たちは中国で金属3Dプリントに最も早く取り組むチームであるはずです。私たちは10年間「ベンチ」にいましたが、多くの特許と研究成果も蓄積してきました。

それはどういう意味ですか？つまり、2002年から2012年にかけて、私たちのチームは中国で金属3Dプリントに主に携わっており、作成された特許論文のほとんどは私たちのチームが行った作業であったため、この点では非常に優れた基盤を持っています。過去10年間、当社は広東省、北京市などの多くの企業とも協力してきました。そのため、現在市場に出回っている多くの企業の技術源は当社と関係があります。

こうした政策の恩恵を受け、広東省も近年、この分野でハイレベルの研究チームを導入している。例えば、西南交通大学、ハルビン工業大学、北部の多くの大学が広東省に共同研究機関や大学院を設立している。また、非常に優秀な企業の研究ユニットも広州に支部を設立している。

さらに、広東省は、特に科学技術の配置と計画において応用を非常に重視しており、応用基礎研究に多額の資金を投入しています。広東省は2014年から2017年にかけて積層造形に関する大規模なプロジェクトを実施し、近年も支援を続けています。さらに、広東省は主要な製造業の省として広範な産業需要を有しており、産業需要に牽引された科学研究の発展をよりよく実現することができます。そのため、全国的に見ると、広東省は3Dプリントの分野における技術研究開発と市場開発において強力な能力を持っています。

Q：2020年に広東省はレーザーや付加製造を含む「双十」戦略的新興産業クラスターを育成するための行動計画を発表しました。この計画は業界の革新的な発展にとってどのような意義があると思いますか?

楊勇強：かつて、広東省科学技術庁は、大型プロジェクトを通じて積層造形を支援してきました。その後、中国科学技術部の戦略計画と広東省の実際の産業状況に合わせて、レーザーと積層造形を統合し、レーザーと積層造形と呼ばれるようになりました。この業界は新興産業であり、急速に発展しています。

しかし、過去には状況がかなり断片化しており、それぞれが独自に戦っていたり、各地に散らばっていて連合軍を形成できなかったりした。新興産業向けのこの明確な行動計画が発表されれば、付加製造産業は新たなレベルへと導かれ、推進されるでしょう。また、この行動計画は、全国の関連分野の専門家による十分な議論と研究を経て提案されたもので、国家の発展政策と広東省の実情に合致しており、業界をハイエンド、大規模バッチアプリケーションの方向に発展させるよう導くことができるほか、研究チームや社会資金の注入を引き付け、集積効果を形成することもできる。

3Dプリンティング分野では、グループ標準、業界標準などが徐々に形成されるはずです。

Q: 付加製造業界では、他にどのような「ボトルネック」リンクに革新的なブレークスルーが必要だと思いますか?

楊勇強：確かに、ハイエンド製品や一部の主要部品には「ボトルネック」問題があります。例えば、ハイエンドレーザー、光学ガルバノメーターなどは、依然として外国の技術に比較的依存しています。しかし、近年、政府と企業はこの分野での研究レイアウトを増やしています。たとえば、広東省科学技術庁は2018年から光学部品の重要な研究開発を支援し始めました。現在、市場にはいくつかの高品質の国産代替品が登場しており、近い将来、海外のレベルを超える可能性があります。

Q: 3D プリンティングが生物学や公共機器の分野に徐々に統合されるにつれて、技術とアプリケーションの標準はどのように形成されると思いますか?

楊勇強：まず、医師免許規制を遵守しなければなりません。医療においては、どのような新技術であっても、まずは関連する医療製品の要求事項を遵守し、医師免許を取得することが求められます。

2つ目は、標準の策定です。各分野への応用により、徐々に団体標準、業界標準、国家標準が形成され、3Dプリント製品が従うべき法律と参照すべき標準が確立され、業界の健全な発展にとって非常に意義深いものとなります。

Q: 一般消費者向けの 3D プリントは短期的には普及すると思いますか?

Yang Yongqiang: 3D プリントには多くの種類があります。材料の観点から見ると、金属だけではなく、生物学的側面も多く、ポリマー材料、プラスチック、ナイロン、さらには砂などもあり、すべて印刷可能です。現在、一般消費者向けの 3D プリントは、革新的な設計の検証に重点を置いています。

例えば、海外には、3D プリントを使って自分でデザインしたものを作ろうとする愛好家やメーカーがたくさんいます。このような 3D プリント製品はデスクトップマシンと呼ばれます。機器自体の価格はすでに非常に安く、通常のプリンターとほぼ同じか、それよりも安いです。オフィスや一般家庭では数千元で 1 台購入できます。

3D プリントが徐々に祭壇から降りてきて、大衆の中に入ってきたことがはっきりとわかります。国内の市場シェアはそれほど大きくありませんが、この技術が広く普及し、若者の関心が高まるにつれて、需要はますます大きくなり、コストは低下すると信じています。この消費者レベルの市場は、将来的に大きな可能性を秘めています。

もちろん、いくつかの技術的なボトルネックを克服する必要があります。例えば、レーザー、レーザー、ソフトウェアシステムなどの大規模な現地化。現在、この分野のハイエンド製品は依然として輸入に頼る必要があります。さらに、外国の知的財産権の制限を打破する必要もあります。これらの問題が克服されれば、この市場は爆発的な成長を遂げるでしょう。

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