信じられないかも知れぬが 3D プリントは皆が思っているほど新しいものでは無い。 3D プリントの概念は 1945 年から存在し1971 年から実践されていた。最初の 3D プリントの試みは、ラピッド プロトタイピング技術を開発するために児玉博士によって 1981 年に行われた。 彼は製造に層の上に層を重ねていくアプローチを世界で初めて考え出した。 アディティブ（積層造形）マニュファクチャリングとは別に3D プリンティングはその一例として建設、建築、製品設計、医療機器、人工装具などの業界で広く利用されている。
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Statista によれば世界のアディティブ マニュファクチャリング市場は2023 年まで毎年 17% 成長するとの予測だ。これはこの技術の応用が増加し金属アディティブが益々実行可能となるためだ。そして更にアディティブ マニュファクチャリング製品およびにその市場は2020 年から 2026 年の間にほぼ 3 倍になると予想されている。今日においてアディティブ マニュファクチャリングは成熟した技術だ。 産業用プラットフォームに対する消費者の関心と堅牢性は2010 年代を通じて高まった。 Lux Researchは 3D プリンティングの市場価値は 2030 年までに 510 億米ドルに達すると報告したように添加剤が従来の CNC およびフライス加工製造に取って代わると考える者もいる。
AMPOWER Report 2023 によれば工業用金属アディティブ（積層造形）市場は 2022 年に 20% 以上の成長を達成しポリマー市場との収益格差が縮小したという。 ただしポリマー AM 市場は依然としてこれの 2 倍以上の収益を上げている。今後金属市場は2027 年までにポリマー市場の 2 倍以上の速さで成長すると予測されている。金属 AM 市場だけでも2022 年には 33 億米ドル以上の規模となっており 2022 年には 71.4 億米ドルから年間ほぼ 30% の CAGR になると予想されている。
Source: Additive Manufacturing Report, AMPOWER
アディティブ マニュファクチャリングは多くの業界で広く使用されておりその中でも航空宇宙業界は 3D プリントを最初に採用した業界だ。 ヘルスケア、医療機器や歯科分野では義歯、インレーやその他のインプラントなどに 3D プリントが利用されている。 3D プリントではコンピューター支援設計 (CAD) モデルにレイヤーの上に材料を追加する事より3 次元オブジェクトを作成する。 付加製造 (AM) とも呼ばれるこの 3D プリンティングは複雑な形状と無駄を最小限に抑えたカスタム パーツの製造を可能にしそれによって高価値パーツのコスト削減が可能なのである。 製造工程での迅速な設計変更を効率的に行ってリードタイムを短縮できる。この技術はまた以前は幾つかの部品から一つの物を組み立てる必要があったものを一気に構築する事を可能にしそれらの強度と寿命を向上させる。アディティブ マニュファクチャリングおよび材料市場は超競争激化市場である。 大きな市場シェアを持つ主要企業は3D プリント技術のジェネレーティブ デザイン機能の開発に力を入れている。 アディティブ マニュファクチャリング向けに最適化されたソフトウェア機能を採用する事で企業は国際市場でその顧客基盤を拡大し戦略的な共同イニシアチブを活用して市場シェアと収益性を高めたいと考えている。
アジア太平洋地域においては大幅な成長率の達成が期待されている。 中国は Made in China 2025 戦略で産業の競争力を高める目標を設定。3D プリントなどの最先端技術に投資して将来の労働力を準備する事でこれを実現する。3Dプリント技術企業の「Materialise」 が中国の製造企業を対象に行った調査によると30% の企業が 3D プリントが従来の製造業よりも重要になると考えているという。一方3D バイオ プリンティング技術は韓国の浦項科学技術大学 (POSTECH) によって実用的な人工臓器製造のために開発された。同研究機関によれば3D プリントが AI やロボット技術と統合されれば代替臓器を生成するためのより自動化された精巧な方法が可能になるであろうとの事だ。日本のコングロマリットである日揮ホールディングス株式会社が建設工事にCOBOD 3Dプリンターを導入した事で日本でも急速な発展が見られた。 COBOD 技術を採用すれば型枠の建設時間が大幅に短縮される。同社の算出によれば3D プリントによってこのプロセスは16 日間から 8 日間に短縮される可能性があるという。
Source: Mordor Intelligence
そして更に最近の開発で分散型製造とアディティブ（積層造形）とAKA 3D プリンティングがサプライ チェーンの課題を解決するための強力な組み合わせになり得る事が分かった。大手企業は生産を地理的に分散させる事で供給リスクを管理している。多くのユースケースでアディティブ マニュファクチャリング システムとプロセスは現在は技術的には少量生産の準備が整っている。分散型製造に 3D プリントを適用する事は航空宇宙および医療技術産業で使用される部品や少量の交換部品などの高価値部品を製造するのに最もメリットがある。これらは Industry 4.0 を構成する革新的なテクノロジー アプリケーションの 1 つだ。
Source: ACAM Aachen Center for Additive Manufacturing, BCG.
企業は配送の遅延によって引き起こされる混乱を回避する方法または代替の輸送や調達のコストが高くなるのを回避する方法を模索して来た。 注目を集めているソリューションは分散型製造に向けてサプライ チェーンと生産ネットワークを再設計する事だ。BCG の 3D Printing Helps Realize the Promise of Distributed Manufacturing (3D プリンティングは分散製造の約束を実現するのに役立つ）の考え方によると生産者は特定のサプライ チェーンのリスクを軽減するために3 つの方法で製造を分散させる事ができるという。企業はこれらのディメンションを個別または組み合わせて利用できる
生産者は分散型製造とアディティブ製造を組み合わせてサプライ チェーンのリスクの高まりを軽減できる。組み合わせたアプローチは企業が回復力、持続可能性、およびに価値創造を促進するのに役立つ。これを成功させるにはアディティブ マニュファクチャリングが分散型製造の 3 つの側面にわたって経済的に実行可能なユース ケースをどのように実現できるかの評価が必要だ。サプライ チェーンの課題が未だに解決していない事を考えれば全ての生産者は3D プリントで分散型製造を強化するためのオプションを検討する必要があろう。
Source: ACAM Aachen Center for Additive Manufacturing, BCG
Article by: Asst. Prof. Suwan Juntiwasarakij, Ph.D., Senior Editor