3Dプリントには、イメージの問題もあるかもしれません。趣味の活動、つまりリビングルームのデスクトップでちょっとした小物を作る楽しい方法と捉えられることもありますが、新しいアイデアを実現するために、この技術を真剣に検討する企業が増えています。
航空機メーカーのボーイング社の場合、それは文字通り地上から降りたようなものです。高度3万フィート（約9000メートル）上空で、ボーイング社製の航空機の一部には、3Dプリント（産業用途では積層造形）で作られたエアダクト部品、配線カバー、その他の小型汎用部品が取り付けられています。同社はまた、金属を用いた積層造形を用いて、形状、適合性、機能試験用の試作品も製造しています。
自宅のリビングルームであろうと、企業の工場であろうと、3Dプリントの根底にある原理、つまり積層造形（アディティブ・マニュファクチャリング）は同じです。これは、主に成形、穴あけ、研磨によって材料を除去する、減算造形やフォーマティブ造形といった従来の製造技術とは異なります。積層造形は、ゼロから始めて、極めて薄いシート状の材料を層状に重ね、3Dモデリングソフトウェアで設計された形状を作り上げます。
私たちはそれを「付加製造」と呼んでいます
ボーイング社は1997年から積層造形の分野で研究開発を行っているが、今後数年間でプロセスを拡大し、この技術を利用して軍用機や民間航空機に幅広く組み込める、より大型の構造部品を製造したいと考えている。
航空機の背骨を構成するこれらの大型チタン構造物については、「製造できる設備よりも大きいため、現状では積層造形の範囲外になることが多い」とボーイング社の金属積層造形担当主任エンジニア、デビッド・ディートリッヒ氏は述べた。
「より大規模なアプリケーションに拡張することが、積極的な新しいマシン設計を通じて私たちが目指すものです」と彼は語った。
玩具、フィギュア、彫刻といった消費者向け製品への3Dプリント技術の応用に注目が集まっているため、ボーイングによる3Dプリントの活用は型破りに見えるかもしれない。しかし、そうではない。
業界では、「付加製造という用語の方が古くから使われており、より受け入れられているため、『3Dプリンティング』と呼ぶことを好まない」とディートリッヒ氏は述べた。
一般消費者向けの3Dプリンターの代表的なメーカーとしては、MakerBot、MakieLab、RepRapなどがある。また、産業グレードのメーカーとしては、低価格モデルも製造している3D Systems、Stratasys、ExOne、EOSなどがある。
3Dプリンターの価格は幅広く、家庭用や趣味用として設計された3D SystemsのCubeは約1,300ドルからとなっています。しかし、ExOne社製のように、航空宇宙、自動車、医療といった産業レベルの製造業向けに設計されたマシンは、100万ドルにも達することがあります。
3Dプリンティングのトレンドを研究するアナリスト、テリー・ウォーラーズ氏がまとめた市場調査によると、産業用3Dプリンターの平均販売価格は約7万5000ドルだ。一方、一般消費者向けのプリンターは1500ドルから3000ドルの間で販売されていることが多いとウォーラーズ氏は述べた。
3Dプリンティング、つまり積層造形は、従来の削り取り法に比べていくつかの利点があります。一部の企業によると、最大の利点は、この技術によって社内で製品をより迅速に、かつ単発的に製造できることです。
ボーイング社では、プラスチックの積層造形を担当するチームが処理時間を大幅に短縮しました。従来のツールでは小型部品の製造に最大1年かかることもありますが、3Dプリンティングなら処理時間を1週間に短縮できると、同社でプラスチックの積層造形担当主任エンジニアを務めるマイケル・ヘイズ氏は述べています。
ヘイズ氏は、この技術を活用することで、同社は製品の微調整をより容易に行うことができると述べた。「早期に失敗を経験できるのです」とヘイズ氏は述べた。「最初の部品を非常に迅速に製造し、変更を加えることで、より早く高品質な部品に仕上げることができます。」
趣味人の域をはるかに超える
NASAも3Dプリンターを実験に活用している組織の一つです。NASAは長年この技術に注目してきましたが、ここ6ヶ月ほど、NASAジェット推進研究所は、宇宙船に搭載される可能性のある部品の新しいコンセプトをテストするために、この技術をより頻繁に活用しています。
カリフォルニア州パサデナにあるこの研究所には、MakerBot、Stratasys、3D Systemsなどの企業が製造した消費者向けモデルを含む12台の3Dプリンターがある。
かつて3Dプリンターは高価すぎたが、今や革命的なのは手頃な価格になったことだと、同研究所の最高技術責任者であるトム・ソダーストロム氏は語る。JPLは、ソダーストロム氏が「ITふれあい動物園」と呼ぶ施設の一環として、3Dプリンターをブレインストーミングツールとして活用している。
これまでのところ、このプログラムの成果は良好です。この夏、機械エンジニアたちは3Dプリンターを使ってテーブルトレイのようなシンプルなアイテムのコンセプトを作成しました。さらに、電話会議用のウェブカメラスタンドも実際に製作しました。そしてエンジニアたちは、3Dプリンターを使うことで、スタンドに使用したのと同じ回転機構を、パラシュート展開用の新しい宇宙船部品の設計に組み込めることに気付きました。
「まさに『なるほど！』と思った瞬間でした」とソーダーストロム氏は語った。このプリンターは実際の宇宙船の部品を構想・印刷するのに使えるかもしれないと。設計は済んでいるもののまだ製造されていない回転部品は、パラシュートに揺らぎを与え、展開時のトルクや回転衝撃を軽減するだろう。
ソーダーストロム氏によると、社内に3Dプリンターを導入するもう一つの利点は、新製品の設計を微調整しやすくなることだ。「アイデアが形になるまでに20回も試行錯誤することもある」と彼は言う。
ソーダーストロム氏は、最終的にはこの技術を使って宇宙船全体を3Dプリントできるようになることを期待している。宇宙船は無人で小型で、おそらくアートブックほどの大きさのフラットパネルになるだろう。「すべての宇宙船がボイジャーのような外観である必要はありません」とソーダーストロム氏は述べた。
消費者向け3Dプリンターの技術はまだ発展途上です。機種によっては、印刷されたオブジェクトが必ずしも磨き上げられた状態にならない場合があり、設計ソフトウェアにはバグが多く、習得が難しい場合もあるとソーダーストロム氏は述べています。3Dプリント用の設計を生成するソフトウェアは、プリンターメーカーが提供する場合もあれば、オートデスクなどのCADプログラム、あるいはシーメンスのような大手エンジニアリング企業から提供される場合もあります。
それでも、ソーダーストロム氏はCIOに対し、3Dプリンターへの投資を行い、複数のマシンを購入するか、あるいは貸し出しを受けることを推奨しています。高価な機種である必要はありませんが、どの事業部門がこれらのマシンから最も大きなメリットを享受できるかを見極めるべきだと彼は述べています。企業は「ITコンシェルジュ」、つまり技術に精通し、最適な活用方法を企業にアドバイスできる人材を見つけるべきです。
「安価な3Dプリンターで高忠実度の部品を作るのは難しい場合があります」とソーダーストロム氏は述べた。「このコンシェルジュは、その手助けになるでしょう。」この人に必要なスキルには、単一のオブジェクト内で複数の異なる素材を扱う方法を知ることなどが含まれる可能性があると彼は述べた。
3Dプリンターを活用するために、ボーイングやNASAのような大規模な企業である必要はありません。この技術は、プロトタイプ用のカスタムデザインを作成し、少量生産で印刷したいと考えている中小企業の経営者や起業家にとっても選択肢の一つです。
3Dプリントの新たな試み
3Dプリントを戦略的に活用している企業の一つが、運送・物流大手のUPSです。店舗運営を通じて小規模顧客にもサービスを提供している同社は、この技術への関心の高まりに応え、3Dプリンターを購入する資金がない中小企業やスタートアップ企業を支援するプログラムを立ち上げました。
UPSが中小企業経営者を対象に実施したアンケートでは、特に試作品、芸術的なレンダリング、販促資料の作成を希望する経営者の間で、この技術の導入に高い関心が寄せられていることが分かりました。そこで同社は7月、店舗内で3Dプリントサービスを試験的に導入するプログラムの開始を発表しました。UPSによると、このプログラムは全米の小売業者として初めて、店舗内で3Dプリントサービスを試験的に導入するものです。
ステープルズは消費者向けに3Dプリンターを販売する初の小売業者であると主張しているが、UPSは、そのプログラムにより、印刷そのものに加えて、コンピューター支援設計のコンサルティングなどの3D印刷サービスを提供する初の小売業者になると述べている。
現在、ストラタシスの産業用プリンター「uPrint SE Plus」を販売しているUPSストアは、独立系店舗6店舗に上ります。サンディエゴの店舗が最初に導入され、その後、ワシントンD.C.、シカゴ、ニューヨーク、ダラス郊外にも導入されました。9月には、カリフォルニア州メンロパークの店舗にプリンターが設置されました。シリコンバレーのサンドヒルロード沿いにあるこの通りは、テクノロジー系スタートアップ企業を支援するベンチャーキャピタルが集中していることで知られています。
UPS ストアは今後 12 か月間にわたって店舗オーナーと顧客からのフィードバックを収集し、テストが成功した場合は他の店舗にもプリンターを追加するかどうかを決定します。
サンディエゴ店では、医療機器開発会社が制作したリアルな指関節の価格は10ドルから、義肢メーカーが制作したプロトタイプの価格は500ドルまでと、これまでと大きく異なっています。価格を左右する最大の要因は、デザインの複雑さです。
お客様はSTL形式のデジタルファイルを店舗に持参します。店舗側はソフトウェアプログラムでファイルを実行し、印刷可能な状態であることを確認します。印刷可能な状態であれば、お客様は印刷費用と人件費の見積もりを受け取ります。
デジタルファイルの修正やゼロからの作成が必要になる場合もあります。そのような場合、お客様は契約している3Dプリントデザイナーと協力し、デザインを練り上げることができます。この打ち合わせの進捗状況によっては、ファイルが印刷可能な状態になるまでに数段階のプロセスが必要になる可能性があると、UPSストアの中小企業向けテクノロジーリーダーで、同社の3Dプリントプロジェクトを率いるダニエル・レンバ氏は述べています。
サンディエゴ店にはこれまで、様々なタイプのお客様がプリンターを使いに来ていると、店主のバーク・ジョーンズ氏は語る。小規模なスタートアップ企業から大企業のエンジニア、政府系の請負業者、そして単に面白いアイデアを持っている人まで、実に幅広いという。
ジョーンズ氏によると、ある顧客は自分の頭部の物理的な3Dレプリカを希望していたという。また、水中ランプ用の光フィルターをプリントしたスキューバダイバーや、カメラのマウントをプリントしたマウンテンバイカーもいたという。
ジョーンズ氏は、アーリーステージの企業向けに、店舗で数十個の製品プロトタイプを印刷したと見積もっている。合計で、様々なタイプの顧客のために50件ほどの印刷作業を行い、200種類の部品を製造したという。
メンロパークの店舗では、プリンターを使った仕事が約10件完了しており、他に少なくとも25件の問い合わせが保留中だ。
仮想物理企業
3Dプリントサービスを提供するオンライン企業は他にもあります。ShapewaysとQuickpartsは、顧客がアップロードしたファイルを受け取り、オブジェクトをプリントするサービスを提供しています。しかし、UPS Storeのプロジェクトは、よりパーソナルなサービスであるという点で異なります、とジョーンズ氏は言います。
「私たちは人々と彼らのビジョンを知ります」と彼は語った。
3D Hubsは、3Dプリンターに興味はあるものの、まだ所有していない人がいるという可能性に賭けた企業です。このサイトは3Dプリンター版Airbnbのような機能を備えており、近隣の個人や企業が所有する3Dプリンターを見つける手助けをしています。
3Dプリンティングは既に一部の大企業の製造プロセスにおいて不可欠な要素となっている。しかし、中小企業にとってこの技術の最大の障害は、いつそれを適切に活用すべきかという認識の欠如かもしれないと、ガートナーの業界アナリスト、ピート・ブラジリエール氏は指摘する。
デスクトップマシンはそれほど先進的ではないかもしれませんが、「メーカー」文化におけるその人気は、ビジネス界にその知識をもたらす可能性があります。「消費者市場の盛り上がりによって、経営幹部もそのことに気づいています」とブラジリエール氏は述べています。
