2014年06月11日00:42
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對於制造業，能否利用3D打印機制造產品和部件意義重大。目前，3D打印機還主要是用來快速、低成本地制造試制品。其效果雖然不小，但是，如果制造范圍進一步擴大到產品和部件，就有可能從設計階段入手，通過優化等創造出更高的附加值。本文將與大家一道來探索3D打印機作為產品和部件制造手段的實力與活用情況。
從試制裝置發展為產品制造裝置——3D打印機正步入一個新階段。
在日本，某汽車企業正在考慮向市場投放能夠輕鬆定制內飾件等的新概念汽車。《日經制造》的採訪顯示，該公司設想的制造方法正是3D打印機。該設想如果得以實現，意味著市售汽車將會配備3D打印機制造的部件。
智能手機上也出現了相同的動態。美國谷歌公司推進新智能手機開發項目“Project Ara”（圖1）。其特點是把構成智能手機的各種功能模塊化，用戶可自由組合這些模塊，做成符合自己喜好的智能手機。而設想用來制造這些模塊的方法，就是3D打印機。實際上，該公司與大型3D打印機制造商美國3D Systems公司合作，開發出了生產效率高於以往的新型3D打印機。在未來，智能手機的功能模塊等有望實現大量生產，利用3D打印機制造模塊的時代正在一步步走近。
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圖1：美國谷歌公司正在開發的“Project Ara”智能手機 設想是以模塊為單位進行組合。該公司還在與美國3D Systems公司合作開發高生產效率的3D打印機。出處：3D Systems公司 |
不只是汽車、智能手機，今后，利用3D打印機制造產品的企業估計還會越來越多*1。
*1 現在已經出現了銷售利用3D打印機制造的產品實例。隨著成型服務和低價格3D打印機的普及等，3D打印機作為個人制造方式，存在感正與日俱增。與此同時，在互聯網上銷售3D打印機制造的產品的市場也在擴大。3D打印機制造的飾品、辦公用品等已經開始在市場上流通。與3D掃描相結合、為顧客制作肖像人偶的服務也在增加。
為什麼是3D打印機？
提到3D打印機的運用，迄今為止試制是壓倒性的首要目的。希望達到的效果主要是縮短產品開發周期、削減成本，以及增加實物的研究次數，以提高品質。
但在今后，像開篇介紹的那樣，利用3D打印機制造產品和部件將變得愈發普及。相對於試制用途，利用3D打印機制造產品和部件的優勢略有不同（圖2）。
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| 圖2：詢問技術人員“在考慮使用3D打印機制造產品和部件的時候，期待獲得的優勢是哪些”的結果。共得到379份回答。 |
第一是縮短產品的交貨期（圖3）。在設計已經實現三維（3D）化的今天，3D打印機的優點之一是能夠直接把設計數據作為制造數據使用。當然，在一次性大量生產形狀相同的產品時，模具成型更有利於縮短交貨期，但在數量少的情況下，3D打印機會佔據優勢。而且，對於維修部件等難以判斷需求量和訂購時間的產品，可以及時生產，無需准備庫存。
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圖3：生產數量與前置期的關系示意圖 使用3D打印機（附加制造裝置）進行制造和使用簡易模具和金屬模具進行成型的比較，隨著數量的變化，經過天數（前置期）最短的方法各不相同。出處：《新制造業研究會報告》 |
第二是產品定制容易。除去制作數據的工時，基本來說，無論是制作各不相同的物品、還是許多個一模一樣的物品，生產時間都完全一樣。這是因為成型時間主要取決於產品和部件的體積，或是沉積方向的高度，成型方法隻起到很小的影響。也就是說，與現有的制造方法相比，3D打印機與定制產品的契合度要高得多*2。
*2 就定制簡單而言，切削加工機也非常優秀，但3D打印機能夠實現的形狀的自由度明顯更高。
由此，即便是難以推測產量、可能只是少量（或單品）生產的產品，也可不必猶豫馬上展開銷售。如果利用3D打印具備的這些特點，可以做出前所未有的汽車和智能手機，不難想像，開篇提到的汽車企業和谷歌採用3D打印機，正是看中了這一點。
而且，在汽車、智能手機之外，更適合利用3D打印機進行制造的用途是醫療。醫療用途有許多可以通過定制化大幅提高附加值的產品。用3D打印機制造這些產品，有望以低於以往的成本向客戶提供最適合的功能。
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