2014年06月11日00:42
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对于制造业，能否利用3D打印机制造产品和部件意义重大。目前，3D打印机还主要是用来快速、低成本地制造试制品。其效果虽然不小，但是，如果制造范围进一步扩大到产品和部件，就有可能从设计阶段入手，通过优化等创造出更高的附加值。本文将与大家一道来探索3D打印机作为产品和部件制造手段的实力与活用情况。
从试制装置发展为产品制造装置——3D打印机正步入一个新阶段。
在日本，某汽车企业正在考虑向市场投放能够轻松定制内饰件等的新概念汽车。《日经制造》的采访显示，该公司设想的制造方法正是3D打印机。该设想如果得以实现，意味着市售汽车将会配备3D打印机制造的部件。
智能手机上也出现了相同的动态。美国谷歌公司推进新智能手机开发项目“Project Ara”（图1）。其特点是把构成智能手机的各种功能模块化，用户可自由组合这些模块，做成符合自己喜好的智能手机。而设想用来制造这些模块的方法，就是3D打印机。实际上，该公司与大型3D打印机制造商美国3D Systems公司合作，开发出了生产效率高于以往的新型3D打印机。在未来，智能手机的功能模块等有望实现大量生产，利用3D打印机制造模块的时代正在一步步走近。
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图1：美国谷歌公司正在开发的“Project Ara”智能手机 设想是以模块为单位进行组合。该公司还在与美国3D Systems公司合作开发高生产效率的3D打印机。出处：3D Systems公司 |
不只是汽车、智能手机，今后，利用3D打印机制造产品的企业估计还会越来越多*1。
*1 现在已经出现了销售利用3D打印机制造的产品实例。随着成型服务和低价格3D打印机的普及等，3D打印机作为个人制造方式，存在感正与日俱增。与此同时，在互联网上销售3D打印机制造的产品的市场也在扩大。3D打印机制造的饰品、办公用品等已经开始在市场上流通。与3D扫描相结合、为顾客制作肖像人偶的服务也在增加。
为什么是3D打印机？
提到3D打印机的运用，迄今为止试制是压倒性的首要目的。希望达到的效果主要是缩短产品开发周期、削减成本，以及增加实物的研究次数，以提高品质。
但在今后，像开篇介绍的那样，利用3D打印机制造产品和部件将变得愈发普及。相对于试制用途，利用3D打印机制造产品和部件的优势略有不同（图2）。
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| 图2：询问技术人员“在考虑使用3D打印机制造产品和部件的时候，期待获得的优势是哪些”的结果。共得到379份回答。 |
第一是缩短产品的交货期（图3）。在设计已经实现三维（3D）化的今天，3D打印机的优点之一是能够直接把设计数据作为制造数据使用。当然，在一次性大量生产形状相同的产品时，模具成型更有利于缩短交货期，但在数量少的情况下，3D打印机会占据优势。而且，对于维修部件等难以判断需求量和订购时间的产品，可以及时生产，无需准备库存。
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图3：生产数量与前置期的关系示意图 使用3D打印机（附加制造装置）进行制造和使用简易模具和金属模具进行成型的比较，随着数量的变化，经过天数（前置期）最短的方法各不相同。出处：《新制造业研究会报告》 |
第二是产品定制容易。除去制作数据的工时，基本来说，无论是制作各不相同的物品、还是许多个一模一样的物品，生产时间都完全一样。这是因为成型时间主要取决于产品和部件的体积，或是沉积方向的高度，成型方法只起到很小的影响。也就是说，与现有的制造方法相比，3D打印机与定制产品的契合度要高得多*2。
*2 就定制简单而言，切削加工机也非常优秀，但3D打印机能够实现的形状的自由度明显更高。
由此，即便是难以推测产量、可能只是少量（或单品）生产的产品，也可不必犹豫马上展开销售。如果利用3D打印具备的这些特点，可以做出前所未有的汽车和智能手机，不难想像，开篇提到的汽车企业和谷歌采用3D打印机，正是看中了这一点。
而且，在汽车、智能手机之外，更适合利用3D打印机进行制造的用途是医疗。医疗用途有许多可以通过定制化大幅提高附加值的产品。用3D打印机制造这些产品，有望以低于以往的成本向客户提供最适合的功能。
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