富士テクノソリューションズ

技 術 情 報 誌

Vol.32

３D プリンタによるDDM

実製品造形研究開発によって広がる可能性
市場の現状と展望について
米調査会社 Gartner の市場調査とそれに基づく予測によると、2015 年の全世界における 3D プリンタ出荷台数は 24.5 万台、さらに 2016 年以降も 2019 年まで倍々ペースでの増加が見込まれています。これほどまでの躍進の背景には、アメリカはじめとした政策による推進や、クラウドファンディングによる新規参入企業の増加など、市場拡大と競争の激化が挙げられるでしょう。
市場活性化によりプリンティング技術の研究開発が進み、ものづくり分野においても、現場で使用する治具や試作金型、Direct Digital Manufacturing（DDM）と呼ばれる実製品や実部品など、応用分野が広がり続けています。
初期の３D プリンタが目指したのは、データである３D モデルを実体にすることでした。造形物の強度や材料が限られて経過日数（日）いたため、ものづくり分野での適用は形状確認や機能テストを60製造方法による日数比較目的とした試作が主流であり、このため装置は “試作品を早く作る” を意味する Rapid Prototyping（RP）と呼ばれていたのです。
しかし、素材や装置の研究開発が進んだことで、造形の精度は向上し、素材も鉄系材料や、D ステンレス、アルミ、チタンといった金属材料など、種類を増やしてきました。3D プリンタの従来の利点である、これまでの設計・製造方法では不50付可製造装置による造形

4030

金型

20

可能な形状の造形が可能なことや、非常に複雑な形状であっても容易に、かつ少数であっても安価で製造ができるという

10 簡易型

アドバンテージが、製品同等の材料を使用するハードルが下がってきたことにより、試作だけでなくDDM の採用の広がりに拍車をかけているのです。3D プリンタ造形の主流が試作に限らなくなるなかで、材料を付加する造形方法や、付加製造最も早い
手法

055(簡易型造形上限：100個 )100

付加製造 付加製造装置
装置
部品造形 簡易型造形

240
付加製造装置部品造形

自体を示す言葉として、Rapid Prototyping に代わり Additive

造形個数
金型による造形
資料：みずほ銀行産業調査部

Manufacturing という言葉が普及し、製造手法の 1 つとして認知されるようになっています。
従来の「設計・製造方法にとらわれない形状が小ロットでも容易に作れる」という3D プリンタの特長を DDM においても活かせる。このことは、小回りの利きやすい中小企業が大きく競争力を強化できる可能性に繋がるのではないでしょうか。
それでは、ものづくり分野で活用できる３D プリンタには、どのような機能が搭載されているのでしょうか。次ページから、DDM を実現するための手法を紹介いたします。

2016/01 WAZA Vol. 32

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実製品造形 を 実現するために
DDM はハイエンドモデルだけのものじゃない、知恵と工夫でものづくりを変える

造形物における特性の確保
最終製品や部品を目指すのであれば、当然ながら、それを成立させる強度や柔軟性、耐抗張力などの性質をもつことが第一となります。
前述のとおり、さまざまな要求に応えるよう、樹脂だけでなくカーボン、金属などの多様な素材が開発されていますが、ハイエンドモデルでなければ扱えないものも少なくありません。材料のみで解決することは容易ではありません。
一方で、素材に合わせ構造の厚みを変えることで柔軟性を持たせたり、ハニカム構造を採用し強度を保ちつつ軽量化するなど、3D プリンタの優位性を生かして必要な特性を確保するといった手法もとられています。DDM においては工夫により課題解決の余地が大きいと言えるでしょう。

造形精度と表面仕上り
3D プリンタの造形精度は表面仕上りだけでなく、当然ながら製品ハニカム構造とは蜂の巣のように素材に六角形の孔を開けた構造で、強度を維持しながらも非常に軽量であるという特徴をもち、代表的なものでは建築材料や航空機の内外装などに採用されています。３Ｄプリンタ
においては、材料を減らすことで材料費を抑制できるなど相性が良く、造形物の内部をハニカム構造にする機能があらかじめ用意された機種も登場しています。

や部品の品質の確保にも影響します。造形時の揺れを抑制したり、造形テーブルを安定させるためには筐体の剛性や重量が大きく影響します。また密閉構造にすることで温度・湿度や風の影響を低減し、出力した造形物の変形を防ぐための適度な冷却を行うことが造形精度の決め手になります。
表面の仕上りについては、研磨や塗装などの表面処理により向上させることも、コストがかかるものの現実的な選択肢として有効に活用している企業は少なくありません。これらの要求に応える 3D プリン
タ造形品専用の研磨ツールや後加工サービスなども登場しています。

サポート材の後処理
3D プリンタの造形方法のひとつである熱溶解積層法は、多くの場合、出力中に形が崩れないようサポート材が必要となります。サポー
ト材は出力後に造形物から除去しますが、この方式はメーカーや材料によって異なり、思わぬコスト増の原因ともなります。おおまかに材料別に右図に記しました。

ABS* アルカリ溶液、ブレークアウェイ（手作業）

アクリル 系
水圧除去（ウォータージェット方式）、ブレークアウェイ方式は、手やカッターナイフなどでサポート材を取り除いていくもので、手軽にできる一方、入り組んだ構造での作業が難しいこと、繊細な箇所の破損などのリスクもあります。
表のうち※印は溶解によってサポート材を除去する方式で、形に熱溶解（オーブン）、* 水溶性

ＰＬＡ水溶性（シングルヘッドはブレークアウェイ方式）関係なくサポート材を除去しやすいのが特長です。しかし、この溶解液は一般に環境汚染を引き起こす危険性があり、廃棄物として処理が必要であるため、ISO 環境管理の手間が発生します。近年においては、溶解方式であっても産廃処理不要な溶解液を使うモデルも開発されており、使用のハードルは下がりつつあります。

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造形スピード
３D プリンタの長年の課題の一つに造形スピードがあります。小さいものの造形でも数時間掛かり、大きなものになれば数日掛かってしまうことも珍しくありません。もちろん初期の頃に比べてヘッドや素材、ソフトウェアなど、さまざまな改良が加えられており、改善は進んでいます。しかし、現在のスピードに満足しているユーザーは少ないでしょう。これを台数で賄うという方法もありますが、設備投資のハードルは低いものではありません。
単純な解決策として多く採用されているのが、造形エリアに並ぶように複数個を同時に造形していく方法です。１個あたりの造形スピー
ドは変わりませんが、造形１回ごとに必要な造形テーブルのクリーニングやノズルの加温などの手間を圧縮することができます。また、先に述べたハニカムなどを始めとした中空構造も造形スピードの短縮に貢献します。

ハニカム構造による造形時間短縮例
頭蓋骨の造形モデルを 100% の密度で造形した場合、57 時間かかる。これに対し、ハニカム構造で可能な密度の下限 5％まで小さくすることによって造形時間は9 時間半と大幅に短縮することができた。
※ハニカム構造化による造形時間はソフトウェアや形状によって変動する

３D プリンタは日夜進められる研究開発により大幅な機能向上を果たし、また運用の工夫によって、DDM の活用の間口はますます広がっています。かつてはハイエンドモデルのものであった DDM も、素材や加工方法、サポート材の進化により、導入に手頃な価格であるミドルレンジモデル３D プリンタでの実現も可能となってきました。工夫とアイデアを駆使し、多品種・小ロット・短納期というものづくりにおけるニーズを競争力へと変える DDM。その活用は、ものづくり分野でさらに存在感を増していくことでしょう。

320HP

富士テクノソリューションズが提案するミドルレンジ３D プリンタ

日々ものづくりの革新を求める企業さまへ、お求めやすく、かつ試作から DDM まで実用いただける高精度・高剛性を誇るミドルレンジ国産３D プリンタ FAST System320HP をご用意いたしました。

高剛性、高精度本体材はアルミ合金とスチールからなり、非常に剛性が高くなっています。一般的にパーソナルプリンタと呼ばれている製品の本体重量が数キロ程度であるのと比べ、FAST System320HP は 30kg と重く、この剛性が造形品質を向上させます。
また、上記の剛性と位置決め精度の高いモータを使用する事により、微細な形状再現が可能な高精度を実現しています。

オール国産部品
ご安心して使用いただけるよう、部品は全て国産品です。問題の出やすい樹脂ヘッド部は樹脂の詰まりを軽減する構造になっており、ノズル交換も容易にできる設計といたしました。

・多種多様の樹脂に対応（ABS / PLA / PET / ナイロン / カーボン）・デュアルヘッドを搭載
・産廃処理不要な水溶性サポートが使用可能
・最少積層ピッチ 0.05mm まで対応（0.05 ～ 0.5mm)
業界初！樹脂使い放題の・高精度造形を実現する高剛性な密閉筐体キャンペーンを実施中。
・コンパクトな筐体で広範囲な造形サイズ
今までランニングコストを気にし（300mm × 200mm × 200mm)て導入に踏み切れなかったお客様
・2.4inch 有機 EL パネル搭載。単体操作も可能にも３Ｄプリンタの導入効果を実感
・ソフトウェアによるハニカム構造対応していただく絶好の機会です。
・スピーディな造形

１年間

樹脂使い放題

カーボン造形FASTSystem に関するお問い合わせ

サポートソリューションセンター

0120-714-439

ssc@fjtsc.co.jp

平日 9:00-17:00 ／フリーダイヤル受付時間以外はメールにて受付

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3富士テクノソリューションズが提案するミドルレンジ３D プリンタ

活用事例
まずは御社の業務内容を教えて下さい。
機械加工業です。金属を削ったり、穴をあけたりしてさまざまな形を作ります。建設機械部品・トラック部品・油圧部品・産業用エンジン部品・工業炉といった、自動車や建設機械等の部品を製作しています。
粗材から加工まで一貫生産が出来ますので、図面あるいは３Ｄデータをいただければ後は弊社にお任せ下さい。
３Ｄプリンタの導入目的は何でしょうか？
近年新興国との競争が激化しており、新興国では対応できない難しい加工の受注を目標に営業活動を行っています。
しかし、製品形状が複雑になると、２Ｄ図面では形状わかりにくくなってしまいます。そこで、製品形状の把握、見積もりの簡素化、正確性の向上を期待し３Ｄプリンタを導入しました。

たのですが、弊社としては初めての３Ｄプリンター購入であったので、購入後のサポート等を考慮して貴社の FAST導入による効果はいかがでしょうか？

System に決めさせていただきました。
初期トラブルはいくらかありましたが、すばやく対応してい３Ｄモデルを作成することにより、２Ｄ図面では見落としただきましたので貴社製品を購入してよかったと思っていまていた加工箇所を発見しやすく、見積りの抜けを防ぐことがす。また、樹脂材の本体購入後１年間無償提供も使用を始出来ました。また加工前に３Ｄモデルが手元にあることによめるとありがたいサービスだと実感しました。

り、加工イメージが簡単にできるようになり、治具の作成などの加工前準備効率がアップしました。
ＦＡＳＴ Ｓｙｓｔｅｍを選ばれた理由をお聞かせ下さい。

今後３Ｄプリンタに期待することいろいろな素材のモデルが短時間で安価に作れるようになればと思います。

数社の製品を検討する中で、ほかに安価な製品はあっユーザー
情報●大器機械株式会社 様
http://www.taiki-k.co.jp
ご担当者様：営業部 部長 和田 繁徳 様

フェア 出 展 のご 報 告所 在 地
神奈川県厚木市愛甲郡相川町中津 4028 番地 1			
（神奈川県内陸工業団地内）
設
立
昭和 30 年 12 月 13 日
電話番号046-286-0021●

10 月 8 日・9 日に開催された第 5 回おおた研究・開発フェア、10 月 23 日・24 日に開催された産業フェア in 善光寺平 2015 に出展いたしました。富士
テクノソリューションズ FAST System シリーズ最新機種である FS-320HP のご紹介や、産廃処理不要のサポート材除去液を使った実演などを致しました。
当日は、弊社ブースへ多数お立ち寄りいただき誠にありがとうございました。

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2016/012016 年 1 月 15 日発行 第 32 号
発行・編集 株式会社 富士テクノソリューションズ 財務・総務管理部
神奈川県厚木市中町 4-10-8 厚木アザレアビル 3F 電話 046-294-1061

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