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試作
製造業では開発を進めていく上で試作は必要な作業の一つです。

通常の試作作業は実際にモノを作る必要があるためコストがかかります。

しかし、3Dプリンターを用いた試作では3Dデータ上でシュミレーションができるため、実際にモノを作る必要がありません。

そのため、コストを大幅に抑えることが可能です。


最終製品
製造業におけるこれまでの販売プロセスは大量生産をして、コストを抑えるという手法が取られていました。

しかし、3Dプリンターを使って最終製品を直接製造することが可能となったため少量で生産してもコストが抑えられるようになりました。

その結果、現在、3Dプリンターを使って最終製品を作り出す少人数の製造メーカーが増えています。

型
量産品の原型を作り出すときの型。

従来の製造方法は設計者や職人さんなどの人手やコストがかかっていました。

ですが、3Dプリンターを用いると、3Dデータをもとに型を制作できるため大幅にコストが抑えられることができます。

治工具
加工や組み立てなどを補助するために使われる工具のこと。

3Dプリンターを使うことで短時間で精度の高い工具が製造することが可能です。

販売ではなく、生産作業を効率化させるために用いるという場合は小ロットの生産が可能な3Dプリンターが適しています。


建築・建築模型
建物全体を3Dモデリングすることによって、ビジュアル化され、さらに3Dプリンターを通して建築模型を作ることで間取りなどが可視化されて、便利なため建築業界でも用いられるようになりました。

ジュエリー
ジュエリーはこれまで手作業で作られてきたのですが、最近は3Dプリンターを使って作られるようになりました。

作り方としては、
3Dデータと3Dプリンターを用いてジュエリーの原型を作ります。

そこから、その原型に金属を流し込むことで指輪などの完成品まで作り出すことができます。

3Dデータを用いると、シュミレーションを繰り返してもコストがかかりません。
また、試作作業も同様にコストがかからないため、3Dプリンターを使って製造されるケースが増えました。

ほんの一例ではありますが、3Dプリンターの活用事例について紹介しました。

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金属3Dプリンターではどのような製品が作れる？
金属3Dプリンターは複雑な形状でも製造しやすく、金型も必要としないことから、従来の手法では難しかった製品の製造や、金属製品の試作品などに適しています。現在では、航空宇宙産業・自動車産業・医療などの最先端技術が求められるシーンで導入されつつあります。

例えば、これまで切削加工で製造していた部品を、解析ソフトで最適な構造に設計し、金属3Dプリンターで造形することで、部品の強度と軽量性を両立させたり、部品の組み合わせで出来ていた製品を一体で造形することで性能を向上したりといった使い方がされています。生産量の多い製品の場合は、直接完成品を作るのではなく、簡易金型を3Dプリンターで製作してから、生産を行うこともあります。


上記の用途のように、造形したい製品が金属製のモノであれば、金属3Dプリンターは便利です。一方で、新製品の意匠や構造のチェック、モックアップなどのように、金属素材でなくとも問題ない用途であれば、樹脂3Dプリンターでも対応できます。樹脂3Dプリンターは、金属3Dプリンターに比べて機械が小型かつ、本体価格がリーズナブルなモデルが多いため、導入のハードルが低い傾向にあります。そのため樹脂材料でも問題のない方は、一般的に多くラインナップされている熱溶解積層法方式や光造形方式の樹脂3Dプリンターも検討してみるとよいでしょう。

金属3Dプリンターと切削加工の使い分け方は？
マシニングセンターやNC旋盤などを用いる切削加工は、加工精度の高さや仕上げの種類が豊富にあるのがメリットです。作業工程が効率化されていれば、完成までにかかる時間も少なく済むでしょう。また、基本的に切削加工で対応できる形状であれば、金属3Dプリンターよりもコストを抑えられることも多いです。

しかし、切削加工は刃物を使って切削するため、複雑な形状の製品に対しては、刃物が入り込めず、加工ができません。また、金属の塊を削り出して製造するため、切粉として廃棄される材料が多いのもデメリットです。


複雑な形状で切削加工できない製品は、金属3Dプリンターなら対応できます。金属3Dプリンターは、専用の機械と材料、および3Dモデルのデータが必要ですが、切削加工では作れない形状でも対応できるのが強みです。

これらの内容から、使い分け方としては、マシニングセンターなどの工作機械で加工できるモノなら切削加工を、そうでない場合は金属3Dプリンターを用いて製造するとよいでしょう。

ただしロット数の多い製品の場合は、大量生産に適した鋳造や鍛造の選択肢も考慮する必要があります。切削加工と同様に、鋳造や鍛造で対応できない形状の場合は、ロット数の多い製品に対しても金属3Dプリンターの選択肢が入ります。

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ひと口に光造形3Dプリンターと言っても、値段・性能はピンからキリまであります。自分・自社にとって最適な光造形3Dプリンターを選ぶためには、ここでご紹介する5つのポイントをしっかりと押さえることが大切です。

造形物のサイズを決める
まずは、光造形3Dプリンターを使って印刷しようと考えている造形物のサイズを決めましょう。光造形3Dプリンターごとに最大で造形できるサイズが決まっており、どんなに頑張っても最大サイズ以上の造形はできません。


したがって、現時点で想定している造形物のサイズを決め、それに応じて光造形3Dプリンターの機種をピックアップしていきます。「将来的にこんな造形物も作るかもしれない」など、先々まで考えたサイズ決定をおすすめします。

最適な素材を確認する
次に、現時点で想定している造形物から最適なサイズを確認しましょう。レジンにはさまざまなタイプの素材が存在し、質感も特性も違います。造形物によって合う・合わないもあるため、レジンごとの特徴を事前に確認しておきましょう。

3Dプリンターのクチコミを確認する
造形物のサイズ、最適な素材、そして素材や消耗品の方針を決めたら、導入すべき光造形3Dプリンターはいくつかに絞られてくると思います。そこで、各機種のクチコミを確認してみましょう。

家庭用・業務用ともに広く普及している光造形3Dプリンターには、既にさまざまなクチコミが集まっています。他のユーザーが実際に使ったときの感想を参考にしながら、光造形3Dプリンターを2～4機種ほどに絞りましょう。


3Dプリンターの性能・価格を比較する
最後に、ピックアップした光造形3Dプリンターの性能と価格を比較してください。性能面では主に本体サイズや出力速度、通信方式などを確認しましょう。

価格は購入費用だけでなく、素材費用や消費電力なども含めたランニングコストまで計算に入れることをおすすめします。

以上5つのポイントを押さえて、自分・自社に最適な光造形3Dプリンターを選んでみてください。

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１．導入初期費用（イニシャルコスト）がかかる
ロボットの導入には当然ながら多額のイニシャルコストを必要とします。ロボット本体のみならず、それに付随する周辺機器や安全対策費、さらにはロボットを扱える技術者の育成または外部委託費などが挙げられます。これらすべてを含め事前に費用を計算しておく必要があります。導入時および稼働時に想定外の支出が無いよう、導入前に様々なシミュレーションや対策をしっかりと予測検討し費用を算出することが大事です。



２．技術者（操作や管理）の確保
ロボットを稼働させる上で必ず必要になってくるのが、メンテナンスと誤作動・故障時に対応する技術員です。ロボットのメンテナンスや故障時には専門の正しい知識を習得した技術者が必要で、安易な知識・自己流で対処を行うと機械の破損や人身事故などを招く危険性があります。さらに、メンテナンスやトラブル対応に加え、ロボットに新たな作業内容を実行させるには動作をティーチング（プログラミング）しなければなりません。そのためには、社内にロボット関連技術に関する有資格者を持った社員を育成することが必要です。社員に有資格者がいない場合は外部委託となり、メンテナンスや故障時、プログラミングの度に連絡し作業してもらう必要があり、コストがかさみます。

３．チョコ停や故障などの不具合の発生
機械にはトラブルは付き物です。ロボットも例外ではなく、導入によってチョコ停や故障、事故など、万が一を想定しさまざまな対策が必要になります。問題はこれらのトラブルが頻発すると、ロボットの導入による生産の自動化や効率化、無人化・省人化を目的として導入したはずが、その度に人の手による復旧が必要となるため、本当の意味での無人化、効率化にならないということです。しかし、最近はチョコ停発見ツールや異常診断プログラムなどによる見える化が進みつつあります。


４．導入時の検討不足
ロボット導入検討時の検討不足による想定外のトラブルや故障により、結果として余計に経費がかかったり、生産ラインまたは工場の操業を停止したりといった事態に発展しかねません。このような問題を回避するためには、導入前の想定される事態を検討する工程をしっかりと行うことが最も重要です。最近ではシミュレーション技術の発達により、周辺設備も含めた事前検討などが行えるようになっています。

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