今回は当社のVisionである「３Dプリンターをモノづくりのあたりまえに」について、近年の日本の状況や自身のAMに携わっている経験から考えてみたいと思います。現在、宇宙・防衛・医療の分野でのAM部品（３Dプリンターで造形した部品）の実装はすでに始まっています。
たとえば宇宙分野では、主要産業として育てていくという日本の国家戦略に基づき、多額の資金が投入されています。そして海外との開発競争の中で生き残るためにも、打ち上げコストの削減は必須であり、その実現にはAMが必要不可欠な技術になっています。防衛分野でも昨今の世界情勢を鑑みると、自国を守るために防衛産業に力を入れることは必然のように思われます。さらに宇宙分野と同様に、生産数も多くない上に部品単価が高い防衛産業でも、ＡＭ技術を用いることで低コスト化が図れると共にサプライチェーン的にもメリットが大きいように感じています。また医療分野では患者ごとに形状などを適合させる必要があるためＡＭとの親和性が高く、ＡＭならではのラティス構造を有した人工骨などが再生を促進するなど付加価値を生んでいます。医療はＡＭだからこそ得られる効果をより活用している分野だと思います。
宇宙・防衛・医療の分野には高い認証のハードルがあり、長期にわたる実績が問われます。そのため急速に拡大していくのはなかなか難しいと思いますが、メリットが明確なため、着実に発展していくと確信しています。
AM技術への期待と不安
それでは他の産業はどうでしょうか。
自動車業界では、2000年頃に金属AMが機能試作や評価部品に使われ始めました。その後、AM向け粉末材料に軽量化が期待できるアルミ合金が登場し、AM適用に向けた検討が活発化するようになりましたが、自動車分野におけるＡＭ活用は、レーシングカーや超高級車など一部の車両に限られているのが現状です。そういう意味では、自動車業界が「３Dプリンターをモノづくりのあたりまえに」となるには、まだ道半ばだと感じています。
釈迦に説法になると思いますが、お客様の設計部署にＡＭ技術の売り込みに行った際に、まず質問を受けるのが①コスト、②生産性、③品質保証です。
① コスト
産業用３Dプリンターは運用に必要となる周辺機器も含めて非常に高価で、粉末材料コストも従来工法で使用する材料と比べると高価だと言えるでしょう。設備も粉末材料コストも現状では原価積み上げ式ではなく、市場で決まっているように感じています。
近年、安価な３Dプリンターが世の中に出始めていますが、セキュリティの面から導入に慎重な企業も見受けられます。
② 生産性
レーザーの本数を増やし、１バッチ当たりの生産速度をあげる取り組みが進んでいますが、量産用の自動車部品で従来工法と比較するとコストが二桁違うと言われています。新しい造形技術の開発も進んでいますが、最終製品へAM適用される部品はまだ限定的で、量産への適用までは時間がかかりそうです。
③ 品質保証
宇宙・防衛分野のように少量生産時の品質保証と異なり、自動車部品の製造工程では量産時のばらつきを是とした良品条件の保証で、所定の品質を担保する必要があります。ばらつきを可能な限り抑える操業とインラインでの良否判定技術が必須になってくるように思います。
一般的にAMのポジティブな点は、部品の一体化や高機能化などの新たな高付加価値を生み出せることです。 私たち販売する側は、“複数部品の統合”と簡単に言いますが、それぞれの部品製造業務が社内外で分担されていることや、設計者が従来の製造工程や技術から抜け出し、新しい製造工程を構築することは容易ではないでしょう。
欧州では従来の製造工程を知らない技術者を集め、ＡＭ専任チームを作って根本的に仕事の進め方を見直した企業があると聞いたことがあります。日本でも最近はスタートアップ企業のいくつかはＡＭ前提で設計を行い、従来にない高機能な部品を生産を目指しています。このような流れを企業がどのように社内に浸透させていくのかが重要になるでしょう。
高付加価値化の検討
さて、高付加価値化を考える上で形状以外に材料面の観点も重要と考えています。一般的に高性能な材料（高強度材等）の加工は従来工法では難しいのですが、金属AMでは、加工を最小限に抑えることができます。従来は 急冷凝固でできるモノとして、箔や粉末が一般的だったと思いますが､３Dプリンターを用いることで複雑な形状部品を作ることも可能です｡ また、凝固条件によって、結晶方位を制御したり､傾斜機能材料（FGM, Functionally Grand Materials）を創生するなどは、材料開発において大きな可能性を感じています｡
従来工法にAMを取り入れることは簡単なことではありません。AM適用に最適な部品の選定や、材料開発、プロセス開発などさまざまな過程において、当社はサポートさせていただくことができます。AMの活用にご興味がございましたら、ぜひお問い合わせください。
今回は自動車分野、特に自動車部品へAMを適用する上での難しさについてご紹介しました。次回は量産自動車の補給部品へのAM適用の可能性についてご紹介したいと思います｡
文中のワードについて。
「L-PBF方式」とは、産業用3Dプリンターで最も一般的なLaser Powder Bed Fusion（粉末床溶融結合法）とよばれる技術で、材料となる金属や樹脂の粉末をレーザーで溶融させる、溶接技術の一種です。
「AM技術」とは、Additive Manufacturing（アディティブ・マニュファクチャリング）の略で、3Dプリンティング技術を意味します。
