3Dプリンティング：チートシート - TechRepublic

3Dプリンティングは、製品の設計と製造方法において重要な進歩です。3Dプリンティングは数十年にわたり、従来の製造技術を採用する前に、ラピッドプロトタイピング用の部品を迅速に製造するために、産業用途で使用されてきました。現在、3Dプリンターの精度向上、プリンターと材料コストの大幅な削減、そして3Dプリント部品の耐久性の大幅な向上により、多くの業界でジャストインタイム製造の一形態として3Dプリンティングが採用され、設計の複雑さ、倉庫コストの削減、サプライチェーンの簡素化が進んでいます。

趣味で3Dプリントを行う場合、回路基板用のプラスチックハウジングなど、プロジェクトのニーズに合わせて部品をカスタムメイドで作成できます。Thingiverseなどのウェブサイトでは、車の交換部品から3Dプリントアートまで、クラウドソーシングによるデザインが紹介されています。

この 3D プリントに関するチートシートは、新しいパラダイムを分かりやすく紹介するものであると同時に、定期的に更新される「生きた」ガイドでもあり、IT リーダーが新しい 3D プリント技術とその活用方法について最新情報を得られるようになっています。

参照：調査：3Dプリンティング 2017：メリット、トレンド、エンタープライズアプリケーション（Tech Pro Research）

エグゼクティブサマリー

3D プリンティングとは何ですか? 3D プリンティングは、付加製造とも呼ばれ、個々の 3 次元オブジェクトの作成を可能にするさまざまなテクノロジーの総称です。
なぜ3D プリントが重要なのでしょうか? 3D プリントにより、1 回限りのプロトタイプ製造にかかるコストを削減しながら、工業用部品の迅速なプロトタイプ作成が可能になります。また、3D プリントを活用することで、生産品質の部品をオンデマンドで作成できるため、倉庫の必要性が軽減されます。
3Dプリンティングは誰に影響を与えるのでしょうか？積層造形は数十年にわたり産業現場で使用されてきましたが、プリンターのコストと使用可能な材料の種類が急速に低下しているため、3Dプリンターは愛好家にとって経済的なソリューションとなっています。
3D プリンティングはいつ普及するのでしょうか? 3D プリンターは、プリンターハードウェアの価格が下がったことにより、2010 年以降人気が高まっています。
3D プリンターはどうやって入手すればいいですか? 3D プリンターは現在では広く普及しており、大型家電量販店やハードウェア店で購入でき、Windows 10、OS X、または最新の Linux ディストリビューションを実行しているコンピューターで使用できます。

追加リソース:

無料電子書籍：3Dプリントのビジネス可能性に関する経営者向けガイド（TechRepublic）
3Dプリンティング：未来を築く（ZDNet/TechRepublic特集）
写真：机の上に置くための3Dプリントできる奇妙で便利なもの26選（TechRepublic）

3D プリントとは何ですか?

3D プリンティングは、1981 年に日本で初めて導入されたさまざまな積層製造技術を指す総称です。使用するプリンターの種類や印刷する材料の種類に応じて、さまざまな 3D プリンティング技術が使用されます。

熱溶解積層法 (FDM) や熱溶解フィラメント造形法 (FFF) などの押し出し印刷は、主に印刷ハードウェアと熱可塑性材料のコストが低いため、最も一般的なタイプのプリンターです。

紫外線で硬化する液体樹脂を使用するフォトポリマープリンターは、小規模プロジェクトや趣味で使う人にとってますます手頃な価格になってきています。LittleRPやmUVeといったプリンターは魅力的な選択肢であり、MakerJuiceなどのサードパーティベンダーの樹脂を低価格で使用できます。B9Creationsは30マイクロメートルの精度を誇る高精度フォトポリマープリンターですが、精度が高い分価格も高くなります。

参照: TechRepublic のすべてのチートシートと賢い人向けガイド

粉末床プリンティングは、金属合金、ポリマー、石膏や炭酸カルシウムなどの材料の印刷を可能にします。粉末床プリンティングには、粉末床／インクジェットヘッド（3DP）、電子ビーム溶融（EBM）、選択的レーザー溶融（SLM）、直接金属レーザー焼結（DMLS）など、さまざまな種類があります。

熱可塑性プラスチックには、選択的熱焼結（SHS）方式と選択的レーザー焼結（SLS）方式のプリンターが利用可能です。これらのタイプのプリンターは一般的に希少で、産業用途に限定されており、価格は印刷の種類、使用材料、最大印刷面積に応じて5万ドルから100万ドル以上と幅があります。金属を直接加工するプリンターはコストが高いため、従来の金属部品製造用のプラスチック金型を作成するために3Dプリンターを使用するという選択肢もあります。

追加リソース:

インフォグラフィック：3Dプリンティングは企業でなかなか普及しない（TechRepublic）
3D プリンターの音響テスト: オフィスで使えるほど静かなマシンはどれでしょうか? (ZDNet)
3D プリント実践：デルタ型とカルテシアン型プリンターの違いを理解する (ZDNet)
写真：3Dプリントの次のレベルへようこそ（CNET）
ダウンロード: 3D プリントについて知っておくべき 50 のこと (Tech Pro Research)

3D プリントがなぜ重要なのか?

従来のラピッドプロトタイピング手法と比較して、3Dプリンティングはスピードアップとコスト削減を実現しており、様々な業界がメリットを享受できます。エンジニアリング企業にとって、設計図を製造施設（おそらくは別の大陸）に送るのではなく、オンサイトの3Dプリンターでオブジェクトを作成できるということは、ワークフローを数週間短縮し、配送料だけでもかなりの額を節約できることを意味します。社内でプロトタイプを製造すれば、第三者による知的財産権の盗難の心配はありません。最終設計については、製造現場での3Dプリンティングにより、ジャストインタイム生産モデルに移行することで倉庫保管コストを削減できます。これは、設置数が少ないニッチな製品にとって特に有効です。

参照: DIY-IT プロジェクト: 3D プリンティング発見シリーズ (ZDNet)

Volkswagen Autoeuropa は、自動車の組み立てに使用するツール、治具、固定具を外部ベンダーではなく Ultimaker 3D プリンターで調達することで、2016 年に部品代として 16 万ドルを節約し、プロジェクトのリードタイムを 40% から 90% 短縮できたと見積もっています。

同様に、ジャストインタイム製造の一形態として、オンデマンドで部品を生産する能力は、倉庫や製造にかかる経費を削減します。また、売れ残った在庫による損失も削減します。売れ残った在庫は、原価以下で売却されるか、場合によっては廃棄されることもあります。

カスタムジュエリーなどのクリエイティブ作品の場合、デザインとフィット感を検証するための 3D プリントサンプルは、迅速かつコスト効率の高いデモンストレーションとなります。

追加リソース:

HPのMetal Jet 3Dプリンターが次世代の自動車の内装部品を製造するかもしれない（CNET）
ストラタシス、スケーラブルで自動化されたクラウド制御の新しい3Dデモンストレーターを発表 (TechRepublic)
フォード、大型のパーソナライズされた自動車部品向けにストラタシスの3Dプリンターをテスト (TechRepublic)
ビデオ: セレブリティクルーズのデザインが初めて3Dで完成 (TechRepublic)
GEは3Dプリンティングに14億ドルを投資、2社を買収して積層造形を強化（TechRepublic）
3Dプリント部品がホンダのマクラーレン・レースカーにグランプリでの優位性をもたらす（TechRepublic）
ロボットレストランとSFキッチン：テクノロジーが食のスタイルを変える (TechRepublic)
人間の臓器を再現する3Dバイオプリンター、ヘルスケアのあり方を変える：その裏話（TechRepublic）

3D プリントは誰に影響を与えますか?

前述の産業用途に加え、3Dプリントは趣味人が自宅や地元のメイカースペースでユニークなアイテムを作成し、そのデザインをより大きなプロジェクトのパーツとして共有することを可能にします。デザイナーはThingiverseなどのウェブサイトでデザインを共有できます。これは、Raspberry Piユニット用のブレードサーバー風ラックのようなハードウェアプロジェクトに特に役立ちます。

自動車愛好家にとって、純正部品の在庫が枯渇したり、大幅に値上げされたりする可能性があるため、3Dプリントは交換用自動車部品のソリューションとしてますます人気が高まっています。設計のグローバルな共有と、3Dプリンターによる比較的迅速な製造は、海外から部品を注文して通関手続きに数週間待つよりも大きなメリットとなります。どうやら、どんな車や部品でも、あまり知られていないということはないようです。Thingiverseのユーザーは、2003年式シトロエン・クサラ・ピカソの交換用キーフォブボタンや、初代フォルクスワーゲン・シロッコのステアリングコラムベアリングスリーブといった小さなもののデザインを共有しています。

3Dプリンティングは、使い捨て製品を迅速かつ低コストで製造できるため、バイオテクノロジー分野で大きな成功を収めています。医師たちは、気管支軟化症（気管が時折閉塞し、正常な呼吸を妨げる疾患）を患う子供たちの治療に3Dプリンターを使用しています。形状が変化し、体内に吸収されるように設計されたカスタマイズされた副木を使用することで、この末期疾患と診断された患者は治癒しました。獣医バイオテクノロジー分野では、3Dプリンティングは整形外科用膝インプラントの作成に利用されており、犬の後肢靭帯の一般的な損傷を修復します。Go 4-DとHPの共同研究により、カスタムメイドの3Dプリント製足装具を製造できるキオスクが開発されました。

追加リソース:

科学者らが軟骨の3Dプリントで画期的な成果を達成（CBSニュース）
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3D プリンティングはなぜ物議を醸すのでしょうか?

3Dプリントは、スマートフォンなどの過去の技術革新と同様に、急速に社会現象へと発展しつつあります。初代Jolla Phoneには、ユーザーが独自のスマートフォンカバーを印刷できる公式リソースが用意されていました。他にも、3Dプリントの様々な奇抜な活用方法が考案されています。3Dプリントは芸術の世界にも進出しており、視覚障碍者が名画を鑑賞できるプロジェクトの一環として、モナ・リザの3Dプリント版が制作されました。

3Dプリンターの精度の高さから、3Dプリント銃の製造を試みるグループが出現した。最初の製品「Lulz Liberator」は、Defense Distributedが2013年5月にリリースしたが、米国務省は、銃の製造に必要なファイルの配布が国際武器取引規則（ITAR）に違反しているとして、同グループに対しほぼ即座に法的措置を取った。その結果、当該ファイルはDefense Distributedのウェブサイトから削除された。同グループは2018年7月に和解に達し、理論的には問題のファイルの配布を再開できることになったが、複数の州からなるコンソーシアムがこれを阻止するために差し止め命令を申請した。Defense Distributedは翌月、差し止め命令に違反してファイルを配布していた。Defense Distributedの将来は、創設者のコーディ・ウィルソンが2018年9月に性的暴行の容疑で逮捕され辞任したことで不透明になっている。

理論上、3Dプリント銃に対する主な反対意見の1つは、製造元を追跡するのが難しいことです。しかし、バッファロー大学の研究者グループは、3Dプリント物体の表面にエッチングされたパターンと、それを製造したプリンターを一致させる方法を考案しました。これは、紙と従来のプリンターの製造上のばらつきによって、偽造文書の「指紋」を判別できるのとほぼ同じです。

インターネットに接続されたプリンターが普及するにつれ、モノのインターネット (IoT) システムの中でも特に 3D プリンターの設計のセキュリティ対策が厳しく監視されるようになっています。

追加リソース:

3Dプリント銃論争：知っておくべきことすべて（CNET）
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3Dプリンターはどうやって入手するのでしょうか?

3Dプリンターはますます普及しています。米国では、標準的なFDM方式のプリンターは、大手家電量販店やホームセンターで1,000ドル以下で購入できます。DIY愛好家の方は、RepRapの説明書に従って3Dプリンターを自作することも可能です。産業用途では、HPの新しいMetal Jet 3Dプリンティングシステムが2020年に出荷開始予定で、現在予約注文を受け付けています。同社によると、プリンター1台あたりの価格は「39万9,000ドル未満」とのことです。

どの 3D プリンターを購入するかを決める前に、姉妹サイト CNET で人気の 3D プリンターのレビューを参照して、自分に最適なプリンターを判断してください。

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