酔いどれひぐりんブログ

金属3Dプリンターを用いて試作をする理由について紹介します。

完成品を具体的にイメージできる
金属3Dプリンターを使うと、これまでは2次元の図面上や画面上でしか確認できなかった段階でも、完成品に近い実物の試作品を手に取ることができます。そのため、どのような仕上がりになるかが具体的にイメージでき、実際に作った際の課題や改善点なども挙げやすくなるでしょう。また、製品紹介の場では、説明がしやすくなる利点もあります。

造形物の強度などの検証
完成品を量産化する前に試作することにより、強度や耐久性などを事前に検証できます。これにより、計算上では確保できたはずの強度や耐久性が、完成品では確保できなかったといったような大きなトラブルを未然に防げるでしょう。また、検証のために時間を多く確保できるため精査が可能となり、さらなる品質の向上にもつながります。

少量を短期間にコストを抑えて調達できる
通常の金属加工の工程では、設計したものを試作・試験し、設計変更を繰り返して量産に至るのが一般的です。何度も試作を繰り返すことが重要ですが、試作品の製作はたとえ小ロットでも大きな手間やコストがかかっていました。

しかし、金属3Dプリンターを用いた試作は、データがあれば短時間で簡単に実行でき、データを修正するだけで改良を重ねることが可能です。また、製作や設計変更にかかる時間の削減により、人件費を抑えられるのも大きな魅力でしょう。

さらに、金属3Dプリンターでは、大きさにもよりますがいくつかの候補となる形を1回で造形するカスタマイゼーションも可能なので、より効果的にコストを削減できます。

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家具製造業界では、従来の成形・生産・付属品設計のプロセスを利用して、商品を大量生産していますが、このような方法では、設計段階でカスタマイズやアレンジを加えたりすることができません。



FLASHFORGEによると、消費者市場ではこのようなモデルから個人の好みに合わせてカスタマイズができる個性的な家具への移行が進んでいるとのことです。

3Dプリンターは様々なカスタマイズができて、従来の方法よりもはるかに短い期間でこの需要に対応することができます。また、3Dプリンターは設計段階においてラピッドプロトタイピングを実現し、素材の選択肢も広げることもできます。



AM技術を生産ラインに組み込むことで、家具メーカーはサイクルタイム(１つの工程開始から工程終了までにかかる時間)の大幅な短縮とコスト削減が可能です。

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ここでは、歯科用3Dプリンターの導入を検討している方向けに、予めチェックしておくべきポイントについて解説します。各ポイントを押さえておくことで、導入後のトラブルを抑えられるほか、満足度の高い製品を選べるようになります。

精度の高さや安定性
歯科用3Dプリンターは、造形物で治療計画やインプラント治療のチェックなどを行うため、造形物に高い精度が求められます。光造形法の4K LCDパネルを用いた3Dプリンターなら、わずか数十ミクロンの単位で、精密な造形が可能です。また、安定性の高い機器であれば、積層痕の目立ちにくい造形を実現します。


造形スピード
自社で3Dプリンターを導入することで、外注の手間や運送にかかる時間を削減できますが、より早く造形物を得るには、3Dプリンターの造形スピードが重要になります。

歯科用3Dプリンターの多くは、光造形法が採用されています。なかでもDLPやLCDのタイプは、プラットフォームに対して面で光を照射し、材料を硬化させるため、複数の模型でもスピーディーに印刷できます。ただし、DLPやLCDの3Dプリンターは、造形スペースが広いと解像度が低く設計されている場合があります。機器の解像度の高さをよく見た上で、造形スピードも確認するようにしましょう。

使える材料
3Dプリンターは、機器によって使える材料が異なります。一般的な3Dプリンターは、診断用の模型のみになりますが、一部の高機能モデルは、矯正アライナー用、サージカルガイド用、プレス・鋳造用などの模型を造形することができます。歯科用3Dプリンターの導入を検討する際は、どのような模型を造形するか判断した上で選ぶようにしましょう。


コスト
歯科用3Dプリンターを運用すると、機械の導入コストだけでなく、ソフトウェアなどの初期コスト、材料などのランニングコスト、メンテナンスなどの維持コストがかかります。これらを考慮して、自社で3Dプリンターの導入を検討した際に、どれだけのコストメリットが得られるかをよく見ておきましょう。

しっかりと検討ができていれば、歯科用3Dプリンターの導入後に、外注で模型を製作した場合と比べて大きくコストを削減できます。

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●ABS
3Dプリンターの材料としてポピュラーな材料です。造形物は「衝撃に強く」、また造形後に表面を磨いたり塗装をするなどの後加工がしやすい特徴があります。

また、カラーバリエーションが豊富な点も人気の理由です。

造形時に熱収縮による反りが出やすいので温度が低い環境でのプリントには不向きで、ヒートベット搭載の３Dプリンターに対応しています。

●PLA
較的低い温度での印刷によって造形品のゆがみを大幅に低減し安定した印刷品質を実現します。

またPLA フィラメントはトウモロコシまたは砂糖きびなどの糖含有植物由来のポリ乳酸樹脂組成物で、最も環境にやさしい3D造形材料と考えられています。PLAフィラメントによる造形物を土に埋めると、自然分解されます。

●タフPLA
タフPLAは生分解性の消耗材です。ABSよりも靭性が高く、一般的なPLAと比較しても耐屈曲性に優れており、耐久性のある耐衝撃性のツール、アクセサリ、およびパーツを作成する事ができ、より運用性の高いオブジェクトを作成することができます。※ＸＹＺプリンティングジャパンオリジナル素材です。


●PETG
PETGはアクリルよりもすぐれた粘り強さと耐衝撃性を有します。P加工や使用に伴う応力に耐え、割れを防止します。さらに優れた耐候性を有し、紫外線に耐え、製品の粘り強さを保持、黄変を防止します。また、PETGはエコな素材で、鋸切断、ダイス切断、ドリル、パンチ、カット、リベット接続、フライス加工、コールドベンドでも割れません。アクリルやPCボードより加工が容易で、植毛、メッキ、静電処理などの後処理も可能です。PETGは環境に優しく、パイプその他の形式の部材に成型可能で、製品は硬く、透明でツヤがあり、圧力を受けても白くならず、整形後の後処理も容易です。プリント時にも環境保護の価値を忘れません。

●抗菌性PLA
抗菌性PLAは、銀イオンの効果で細菌の増殖を抑制する効果が期待できます。マスクなどの生活日用品の製作、学校授業での3Dプリント時などに最適なフィラメントです。

抗菌性PLAは特殊なフィラメントであり、銀イオンで細菌繁殖の99％を軽減できます。採用されている抗菌剤もRoHS（※）に適合しており、家庭や学校で使用する際には理想的な材料です。（※電気・電子機器に含まれる特定有害物質の使用制限に関する指令）

抗菌性PLAフィラメントは日常生活で使われる3D造形品に安全性をもたらします。食器やキッチン用品、浴室用品などを作って毎日使うことも。自分の作品を誰かにプレゼントする時も抗菌性PLAフィラメントなら安心です。子供たちが3Dプリントを学習する時も安全で清潔です。家庭や学校で、子供や生徒と一緒に安全安心の3D学習環境を楽しめます。


●TPU
TPU（熱可塑性ポリウレタン）フィラメントは靭性、強度、耐久性があり、造形品は柔らかく弾力があります。

TPUの造形品は柔らかく弾力のある性質と、積層間に良好な粘着力を持ち、造形品の変形や破裂を防ぐことができ、試作品と製品まで幅広い応用が可能です。

TPUフィラメントはスマートフォンカバー、自転車ハンドルカバー、靴底、財布など、弾性・強度・耐久性が必要な試作品が作れます。

●カラー用PLA
3D カラーインクジェットPLAフィラメントはダヴィンチColor・Color miniのカラー造形に向けて開発されたものです。ＸＹＺプリンティングのダヴィンチ Color・Color　miniは、専用インクジェットカートリッジを使用して、インクを吸収する特殊な専用PLAフィラメントに色を付ける仕組みを世界で初めて熱溶解積層方式３Dプリンターに搭載しました。

●カーボンＰＬＡ
カーボン（炭素繊維）とPLAの混合物であるカーボンPLAはマットな質感で、存在感のある黒い造形物を制作できます。素材としてのプリント精度も高く、クオリティの高い3Dプリントを実現します。カーボンPLAは一般のPLAに比べ軽量であると同時に、強度と耐衝撃性に優れています。軽さと強度に優れているので、例えばラジコンパーツ、ドローンパーツ、スクリュープロペラなどのパーツ制作に適しています。その他にも強度を必要とする造形物におすすめです。

※カーボンPLAをご使用いただくには、オプションの「高硬度エクストルーダー」が必要になります。

●メタリックＰＬＡ
メタリックPLAは銅の粉とPLAと混合したものです。

銅の粉とPLAが混合したメタリックPLAを使えば、家庭用3Dプリンターでも金属のような質感の造形物を作ることができます。高級感と重量感のある質感は特に金属ライクな質感の造形物、彫像、骨董品の複写、フィギュアのアクセサリーなどに適しています。さらに、サンドペーパー、金属ブラシや金属研磨グッズを使用して研磨していくことで造形物の表面に銅の光沢が現れ、より金属ライクな質感を楽しむことができます。

※メタリックPLAをご使用いただくには、オプションの「高硬度エクストルーダー」が必要になります。

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将来的にはロボットや機械が今以上に普及し、人の仕事がなくなるのでは……という話を聞いたことがありませんか？これは決して遠い未来の話ではありません。技術の進歩は急速に進んでおり、これまで人間にしかできないと思われていたことがロボットにもできるようになってきているのです。

まだロボットにあまり馴染みがなく、社会人でさえ自分には関係ないと思っている人も少なくありません。ですがロボットが人間の代わりになりつつあるのは紛れもない事実。分かりやすいところでいえば、工場ではかなり以前から機械化が進み、人の仕事が減っています。



まだロボットが登場していない場面にもさまざまな兆候が現れています。例えば、最近は飲食店でタブレットを使った注文をする場面を目にするようになりました。この店舗ではすでに注文を取りに行く人の仕事が機械に代わられていることになります。今はまだ料理を運んでくるのは人間ですが、将来的にロボットが運んでくることになってもおかしくないでしょう。飲食店のホールスタッフはいなくなってしまうかもしれません。

人間の代わりにロボットや機械を導入すれば、人件費を大きく抑えることができます。メンテナンスなどの費用を除けば必要なのは電気代だけ。さらに疲れることなく延々と働き続けることが可能で、その上ミスをすることも人間とは比較にならないほど少なくて済みます。



少し前、英国オックスフォード大学の准教授がコンピューターや人工知能によってこれからなくなってしまう可能性の高い仕事についての論文を公開しました。この論文によると、今存在している職業のおよそ半分が今後10年～20年で失われるだろうと予測されています。この論文は米国労働省のデータを元にしたものですが、だからといって日本には当てはまらないと考えるべきではないでしょう。近年はロボット技術だけでなくAIやIoTといった分野の発展も目覚ましく、これらの技術は世の中を一新する可能性を秘めています。そこで必要になるのがロボットなどに知見のある技術者。ロボット業界は将来性があり、就職を考える上でも良い選択だといえます。
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