動向

グローバルな観点から見た
3D プリンターの動向と今後の展開
Matsuoka（一社）
日本 3D プリンティング産業技術協会

Tsukasa＊1Takai

松岡司

大庭秀章＊ 3、鴨田Oba

Hideaki、高井Kamoda

Atsushi

篤Kiichi＊2、紀一＊ 4＊ 1 常務理事・研究員、＊ 2 〜 4 研究員〒 243-0436 神奈川県海老名市扇町 5-7 ☎ 070-4801-9870

3Dプリンターの活用が盛んな米国、欧州では、

3D プリンターの市場動向

かつてブームの頃に語られた誰もが何でも作れる夢の道具から、ノウハウとスキルを持つプロフェッショナルが使いこなす付加製造（Additive

3Dプリンターの世界全体の市場規模は、図 1

Manufacturing）の装置として進化し定着してき（a）に示すとおり製品とサービスを合わせて 2021

た。先日、米国のバイデン政権でも、米国中小企

年時点で約 150億ドルである。2020年はコロナ禍

業の 3Dプリンター活用を促進する政策が発表さの影響で成長が鈍化したものの、2010年以来、約れており、再び注目される兆しを感じている。

20％前後の成長率を維持しつつ順調に成長して日本 3Dプリンティング産業技術協会では、米いる。今後は、産業向け製品の成長継続により、国、欧州での最大規模の 3Dプリンター展示会で5年後には現在の 2倍以上の市場規模に達するとある、RAPID+TCTおよびFormnextを毎年現地予測する。

調査し、市場、装置、材料、標準規格、設計手法

予測の根拠として、図 1（b）（c）に示すように、などの動向調査を行っている。
この調査をもとに、2010年ごろから販売価格が高い産業向け製品の3Dプリンター業界における課題と動向を整理し、出荷数や材料の売上高が急激に伸びていることが今後の展開を予測していく。

挙げられる。背景としては、3Dプリンターの技術革新が続いており、その結果、プロトタイプな$16,000$14,000

28,000$12,000
21,000$10,000$2,500$8,00014,000$6,000$2,000$1,500$4,0007,000$1,000$2,000$0$500
93 95 97 99 01 03 05 07 09 11 13 15 17 19 210889194970003060912151821$001 03 05

07 09 11 1315 17 19 21

図 1 （a）3Dプリンター市場規模（薄い色：サービス、濃い色：装置・システム）（b）
産業向け製品出荷数（c）材料売上高（出典：Wohlers Report 2022, https://wohlersassociates.com/2022report.htm）

2

特表1集

進化する３Dプリンターの材料とその適用

3Dプリンターの代表的なプロセスカテゴリ（日本工業規格 JIS B 9441:2020より一部引用）
方式
結合剤噴射法：Binder Jetting
材料押出法：Material Extrusion
粉末床溶融結合法：Powder Bed Fusion
液槽光重合法：Vat Photo-Polymerization

略称BJT
MEXPBFVPP

材料
主材の形態
石膏、砂、金属粉末
熱可塑性樹脂 フィラメント・ペレット
金属、樹脂粉末
UV硬化樹脂液体

どの試作品での利用から最終製品製造へのシフトが進み、3Dプリンターによる部品生産の増加が進んでいると考えられる。したがって、今後も産業向け製品での利用が増加しながら、3Dプリンター全体の市場規模の成長が継続すると予測する。

造形技術・材料開発の動向
本節では、主流の材料である金属と樹脂に、近年広がりを見せているセラミックスを加えて、材料別に造形技術・材料開発の課題と動向を述べて

図2

EOS社のサポートレス構造（RAPID＋TCT 2022展示会）

いく。表 1 に代表的な方式・材料についてまとめたので、適宜参照されたい。の状態をモニタリング（光学的や熱状態）すること

1 . 金属造形における生産効率、造形品質の向上、で、異常な現象を監視するシステムの開発が進ん

これまで、軍事・航空宇宙・医療・自動車レー

また、生産の高速化については、造形時のサポスなどの高コストであっても絶対的な高性能を追ート構造低減により、造形時間の高速化と使用材求する分野で金属造形は発展してきた。今後、さ料 の 低 減 を 図 っ て い る 取 組 み も あ る。 図 2 は新材料開発の動向・事例でいる。

らに普及が見込める自動車分野や消費者製品など

EOS社のニッケル合金（インコネル 718）を用いた最終製品の量産に向けての活用が期待されてい実際の造形物であり、本材料とEOS社の推奨する。そのため、生産自動化、品質安定化、生産高るプロセスを用いることでサポートが必要な箇所速化、コストダウン、サステナビリティといったを低減することが可能となり、サポート構造を低量産上の課題を解決する技術の開発が進んでいる。

減することができる。

（1）PBF方式

コストダウンについては、粉末材料のリサイク

まず、自動化の動向であるが、PBF方式では、ルは欠かせない。PBF方式では、造形に関与し造形後に残った粉体は回収、リサイクルされる。

なかった粉末材料は原則再利用が可能であるが、これらは従来人手に頼ってきたが、作業効率、作酸化やコンタミの影響で造形物の品質に影響が出業者への健康配慮などの面から、大手の金属造形ることに注意が必要である。材料のコンタミによ機メーカーは自動化システムの開発を進めている造形物物性への影響に関する研究や、材料の使る。自動化したシステムは、材料の供給、造形、用履歴をクラウド上で管理していく仕組みも提供

造形物取り出し、粉体の回収・リサイクルユニッが始まっている。

トを一体化もしくはAGVなどで連携させたもの

サステナビリティについては、前述の粉末材料

で、1ユニットに、1台から複数台の造形装置がのリサイクルの他にユニークな取組みがある。モ含まれている。

ーリーワークス社では、3Dプリンターで造形す品質の安定化については、造形前に造形パラメる際に発生する余剰金属粉末や端材を、3Dプリーターやサポート設置位置をシミュレーションしンターの材料として利用可能なレベルにまで再生て失敗のリスクを減らし、さらに造形中の装置内できる装置を開発した。この結果、従来、余剰金2022年夏号（Vol.70 No.4）

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図4

図3

ExOne社のBJT方式装置（Formnext 2021 展示会）

Desktop Metal 社 装 置 に よ る 造 形 例（Formnext2021 展示会）

きる点が特徴である。この方式では、金属粉末を樹脂に練りこんだ材料をMEX方式によりグリーン体を造形し、焼結することで金属造形物を得る。
す で にDesktop Metal社（図 4 ）やMarkforged社から上市されている。
（4）表面処理方式
金属造形では、造形物の表面処理が必要となる。
一例として、PBF方式での造形物は、表面はザラザラしており、耐久性、特に疲労破壊強度への影響が懸念される。そのため、品質安定化の観点で、実部品では表面を平滑にする後処理が求めら

図5

 PAINNOVA社の電解研磨加工例（左：加工前、G［写真提供：㈱NTTデータザムテクノロジーズ］
右：加工後）れる。ブラストなどの物理的な方法もあるが、自動化の観点で、電解研磨（乾式、湿式）（図 5 ）などの化学的方法などが提案、実用化されている。
2 . 樹脂造形における新材料開発の動きと事例

属粉末を処理業者まで運搬して再生処理していた

これまで、試作用として発展してきた樹脂造形が、生産現場で再生処理ができるので、運搬に要においても、金属造形と同様に製品を意識した性するコストやエネルギーを削減することができる。

能向上、品質安定化、生産高速化、コストダウン、

（2）
BJT方式

サステナビリティといった量産上の課題への取組

BJT方式では、生産高速化が大きなメリットである。この装置では、金属粉末層の上からインク4みが行われている。
（1）MEX方式

ジェットによりバインダーを噴射することでグリまず、性能の向上について、MEX方式では、既ーン体と呼ばれる形状を固定する。グリーン体を存の射出成型で用いられる材料に近い材料が使え取出し後に、焼結炉で焼結することにより効率よることから、実用レベルの樹脂部品製造が期待さ

く 金 属 造 形 物 を 得 る こ と が で き る。 す で にれてきた。軽量化への要求が強い航空宇宙産業や、E x O n e 社（ 図 3 ）、 D i g i t a l M e t a l 社 、 H P 社 、

長期間にわたり保守パーツのニーズがある鉄道業

Desktop Metal社から上市され、GE Additive社

界などで、AM造形品を搭載する動き（Airbus社

でも開発は進められている。の旅客機部品、電車保守材料など）が加速してお（3）MEX方式

り、材料面でも軽量・高耐熱・高強度であるPEI、MEX方式では、低コストの観点から注目されPEEKなどのスーパーエンジニアリングプラスチている。金属部品が造形できる他の方式と比べるックのフィラメントが昨今広く普及している。と、装置がシンプルな構成であるため、装置コス強度だけではなく、従来では難しかった柔軟性

トが安価であり、結果として部品コストも低減でのある樹脂に対してもMEX方式の適用が昨今で