経営講演会
講 演 録『3D プリンタでものづくりは変わるのか』─3D プリンタ（積層造形）の進化と低価格化で生まれる新ビジネス─
（ 平成 25 年 9 月 17 日 講演 ）講 師 芝浦工業大学教授

安齋 正博 氏

講 師

芝浦工業大学教授
安齋 正博

氏◆プロフィールご紹介
主な経歴：

1988 年

東京大学大学院工学系研究科博士課程修了
東京大学生産技術研究所助手

1992年

東京大学生産技術研究所講師

1993年

理化学研究所研究員

1995年

理化学研究所先任研究員

1999年

理化学研究所副主任研究員待遇

2008年

芝浦工業大学システム工学部機械制御システム学科 教授

2009年

芝浦工業大学デザイン工学部デザイン工学科 教授
東京大学生産技術研究所 研究員、理化学研究所客員主幹研究員を兼務

この講演録は、平成２５年９月１７日に開催された、当財団主催の経営講演会を収録・編集したものです。なお、財団ホームページにも掲載しております。（http://www.resona-fdn.or.jp）

「3D プリンタでものづくりは変わるのか」-3D プリンタ（積層造形）の進化と低価格化で生まれる新ビジネス芝浦工業大学デザイン工学部教授

安齋正博氏

皆さん、こんにちは。安齋です。
きょうお話しするのは、「3D プリンタでものづくりが変わるのか」。ここは私の得意とするところですが、サブタイトルが「3D プリンタ（積層造形）の進化と低価格で生まれる新ビジネス」となっております。
我々は、昔から 3D プリンタのことを「積層造形」と言っていますが、その辺のネーミングのこともお話ししたいと思います。この「生まれる新ビジネス」ですが、私はずっと工学にいた人間なのでビジネスをどうやってつくるかは苦手です。ですから、それは皆さんに考えていただいて、私はいままでの 3D プリンタのいろいろな経緯等を中心にお話したいと思います。
先程、理事長からご紹介がありましたが、約 21 年前に理化学研究所で短い時間で試作品をつくるというミッションが発生しました。私は、そのときに理化学研究所に行きました。ミッショ
ンの名前は「ラピッドプロトタイピングシステム開発」でしたが、その中の 1 つに「3D プリンタ」がありました。他に、早く試作品をつくるということですから高速ミーリング、皆さん聞いたことがあるかもしれませんが、早く削ってしまおうということも併せてやりました。他にもいろいろやりましたが、大体商品化したものや、うまくいったもの、世間に普及したものは高速で削るというのと、積層造形です。高速で削ることに比べると、積層造形のほうはあまり普及していないという感じがします。
理事長からお話がありましたが、最近いろいろなところで「3D プリンタ」を取り上げています。先月号の『ニューズウィーク』に、「3D プリンタ無限の夢」というタイトルで、「何でもつくれる夢の技術は私たちの生活をどう変えるか」というサブタイトルがありました。私はこれを読んだときに、「いや、ちょっと困ったな」というのが実感でした。
「何でもできる」、本当に何でもできます。では、本当に何でもできるのかといえば何もできない。矛盾していますが、どういうときは何でもできて、どういうときは何もできないのかをき
ちんと理解して使ってもらわないと、「安いから買ってきました。なんだ、こんなものか。これは使えない」となって 1～2 回使ってポイされるということになります。そして、「あの技術は使えないね」となって噂が広まっていくと、「3D プリンタはダメだ」となって、ネガティブに捉えられるとまずいなと思いながらこの本を読みました。

■フィギュア
よく出てくるのはフィギュアですが、秋葉原で 3D を使ってフィギュアを 1 体 30 万円ぐらいで売っている方がいらっしゃいます。私が主催するシンポジウムでそのお話をしてもらったことがありますが、「ああ、そういう使い方がありね」ということです。まあ、玩具関係はよく出てきます。
最近の安い例ですが、プラスチックを溶かしたノズルからニョロニョロと出す。これは射出成型と一緒です。例えば、皆さんがよく知っているポリ袋、ポリエチレンを 200℃ぐらいに加熱し1

てドロドロに溶かして、ノズルから出して、閉鎖された金型の中に押し込んでやる。これを射出成型といいますが、それの金型がないバージョンだと思ってください。
これをニョロョロ積み重ねていく。それが最近、10 万円ぐらいのキットで売り出されています。
このように粘土で物をつくるときにいろいろな作り方がありますが、紐状にしてずっと積層していって、最後に水で塗り潰していって形をつくるというやり方がありますが、そういうイメージです。本当に積層です。これを積み重ねていって、最終形状ができるとこの本では説明していますが、実は最初に 3 次元の CAD データがないとダメです。
3 次元の CAD データの前に必要なものは、「こういう製品を作りましょう」というアイデアです。それを 3 次元の CAD データで表現する。これをモデリングといいますが、そのモデリングがあって、それから 3D プリンタがある。大雑把に上流から言うと 3 番目です。ですから、3D プ
リンタを買ってきても何もできません。どういうものをつくるか、どういう形を具現化するかというモデリングがないとダメです。3 次元の CAD データと必ずセットです。ですから、順番はアイデア、モデリング、このデータの装置への転送になります。
いろいろな方法があって、先ほどの安いものはプラスチックを溶かして積み重ねていく方法でしたが、例えば、ギターのアプリケーションがあります。当然モデリングをしてすごく複雑な形状です。3D プリンタは、どんな形でもできます。もう一回言います。3D プリンタはどんな形でもできます。では、鉄やステンレスで作れと言っても無理です。これがネックです。一番のメリ
ットは、どんな複雑形状でもできる。どんなに安い 3D プリンタを持ってきても、どんなに難しい形でもできる。これが一番のメリットです。

■3D プリンタの付加価値
私はこういうところに価値を見出したほうがよいのではないかと日頃から言っていますが、ナイキがゴム系の材料を使って、「あなたのためのシューズです」として提供しています。皆さんご存知のように、人の足の形は千差万別でそれぞれ違います。みんな我慢してというか無理して履いていますが、寸法と足の幅をパラメータに取っていないので当然合うはずがない。それを、個人の足のデータを取ってきてピッタリするような靴をつくる。
これは靴でなくてもいいわけで、個人のデータを取ってきてそれにピッタリするような何かをつくる。これで、1 つのビジネスが起きるはずです。しかし、その、何かが何かというのはなか
なか難しいです。
「オーダーメイド」「テーラーメイド」という言葉がありますが、「あなたのための何々」「私だけの何々」ということですね。それができるようになると、かなり付加価値の高いものがつくれるのではないかと思っています。
昔から、ものづくりでは「高付加価値のものを作りましょう」といつも言っていますが、「高付
加価値とは何か」と質問すると「それは自分で考えてください」という話です。高付加価値というのは高い値段でも買ってくれる製品だと私は思っています。ですから、他の靴が 1 万円であろうが、「あなたのために作った靴ですよ」と言って 5 万円、10 万円で買ってくださいと言って、「わかった、買う」となると付加価値が高いということです。
これはたまたま靴ですが、こういうシューズの作り方がこれから一般的になってくると思います。特に競技用などの特別な、例えば、ウサイン・ボルトが、ボルトモデルをそのままあなたに
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合わせましょうと言ったら結構高い値段で売れるかもしれません。ああいう人たちはスポンサー契約がありますからもちろんマイシューズだと思いますが、そういうものが一般的になってくる。
それが、新しい企業の始まりかなと考えています。
・人工骨
これは、後ほど詳しく話します。人工骨を作っています。東大病院の高戸先生と一緒にやっているベンチャーの鈴木さんという方が出ていますが、最初に骨を作ったのが元理研の私のチームで、鈴木社長とは骨をつくるパテントを 2003 年に出しています。ですから、いま東大病院でやっていますが、これは 1 つのアプリケーションです。インクジェットで石膏型をつくるという 3D
プリンタの使い方を違う分野である人工骨に応用しました。要するに、工業製品用のモデルや石膏型をつくる 3D プリンタを、骨をつくる用途に置き換えた事例です。これをメインで話をした
いと思いますが、これは理研でやった技術です。
他に最近よく、ピストルを作りました、あるいは、どんな格好でも作れますよということを聞きます。これは、20 年前から全くこのとおりです。木みたいなのを作りますよ。材料がすごくよ
くなって、いろいろな材料が出てきたというのがあります。
・金型
もう 1 つ、これは日本発ですが、「金型をつくりますよ」ということで、レーザーで金属粉末を焼結します。焼結というのは、融点よりも低い温度でくっつけるわけです。焼結で作って、それだけだと金型の精度が出ないので、あとは高速で削ります。これはもともとパナソニックでやっていた技術ですが、私は関係しているのでもう少し詳しく話します。
要は、形は本当に何でもできます。では、どんな材料も使えるかというと限定されています。
これを、詳しく説明したいと思います。
少し前後しますが、私の大学で何をやっているかというと、6 年前に新しい学部をつくるときに呼ばれて金型関係の学部、学科といいますか、領域をつくりたいので何とか協力してくれということで行きました。3D プリンタの他に、こういうマシニングセンター。これはプラ型を削るためにあります。これは、抜き型をつくって学生に実験をさせる。このようなプレス型と、プラ型と、射出成型ももちろんやらせていますが、こういうことを田町駅から歩いて 2 分ぐらいの地
下で学生にやらせています。やっと今年の 3 月に卒業生を出して、私の領域は就職率 100％でしたが、そんなことを教育しています。
■アメリカの３Ｄブーム
・オバマ大統領の演説
本題に入りますが、こんなに最近「3D プリンタ」が言われているきっかけは、オバマ大統領
が 2012 年に、「今後 4 年間で 1000 箇所のいろいろな学校に 3D プリンタを導入してデジタル工作教育をしよう」ということを言ったことがあります。
もう 1 つ。3D プリンタの研究をするために、そのインスティテュートも設立しました。3D プ
リンタというのは、多分オバマさんのスタッフが間違って使った言葉だと思います。もともとあった言葉は「3D プリンティング」でした。これは、インクジェットを使います。「3D プリンテ
ィング」という言葉はありましたが、どうも間違って全世界に使われていったようです。
関係者は、「アディティブ・マニュファクチャリング」と呼んでいます。アディティブという3

のは、「足し算」のことです。溶接も広い意味ではアディティブ。メッキもアディティブ。足し算
をしてずっと接着して形をつくる全般をアディティブ・マニュファクチャリングと言います。
最初は、積層造形のことをラピッド・プロトタイピングという言い方をしました。アディティ
ブ・マニュファクチャリングのイノベーション・インスティテュートをつくりましょうということがありました。これはアメリカの動きです。

・『ＭＡＫＥＲＳ』
もう 1 つ、クリス・アンダーソンという方が『MAKERS』という本を出版しました。私の主張で言うと、3D プリンタにちょっとおべっかを使っているかなという感じですが、これがベストセラーになりました。原本が手に入らなかったので日本語版を読むと非常につまらなくて、途中から読むのを止めました。
重要なところは、次の 3 点かと思います。①デスクトップのデジタル工作機械を使って物をデザインし、試作すること。②それらのデザインをオンラインのコミュニティで当たり前に共有し、仲間と協力すること。③デザインファイルが標準化されたこと。お陰で、誰でも自分のデザインを製造業者に送り、欲しい数だけつくってもらうことができる。また、自宅でも、家庭用のツー
ルで手軽に製造できる。これが、発案から企業への道のりを劇的に縮めた。ここに、「企業」が出てきます。また、ソフトウェア、情報、コンテンツの分野で Web が果たしたのと同じことがここで起きている。これは、アメリカのごく一部で起こっているというように私は理解しています。
これをまとめると、自分でデザインします。先ほどの話で言うと、「こういうものをつくりたい」ということを紙に書いてもよいけれども、そのあとモデリングが必要だということです。要するに、3 次元の CAD データをつくらなければいけないということです。
3 次元 CAD データをつくったら、フェイスブックでもツイッターでもいいですが、全世界に「私はこんなものを考えました。誰かつくって」とネットを介し発信しました。そしたら、「私は、
これだけの日数、コストで供給できます」というのが何百社から来ました。そのうち、一番安くて早いところを選んでつくってもらいました。製品ができました。その製品をまたネットで、「こ
ういうものを何ドルでつくりました。買ってください」と言ったらバカ売れしました。それで、その人がメーカーになりました。そういうストーリーです。ちょっとあり得ない……、あり得な
くもないですかね。ネットを使う商売というのはものすごく速いスピードで進んでいますから、我々が「そんなことはあり得ないな」と思うのが実は 10 年後にあるかもしれません。ですから、
100％否定はできません。
たったこれだけ、いま言ったオバマさんの話とベストセラーの話の 2 つだけです。
■日本の３Ｄプリンタ
では、日本でいろいろなところでお金を出して強力にこれをやりましょうとなると、ナノテクノ
ロジーとかバイオテクノロジーとは、少し意味が違います。これは単なる 3D プリンタというツールですから、そこが全然違います。
ナノテクノロジーでも随分成果がありましたね。最近、iPS 細胞の研究があれだけ短時間でできたのは、実はヒトゲノムのマップづくりがあったと言われています。マップづくりから始める
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と非常に長い年月がかかりますが、いまはいろいろな情報を開示していますから DNA のマップづくりを随分やりましたね。そうすると、その研究の中から、どれが大事かというのを、かなり高い確率で決定することができます。だから、山中先生の場合も、iPS 細胞をあれだけ早い時間で決定して成果を得たとどこかで読んだことがあります。
そういうことを考えると、他にいろいろ要素技術があって、実はその要素技術がいま非常にレベルアップ、ボトムアップしたので何とかできそうだという状態になっています。
・ＰＣ
何がよくなったか。1 つは、何と言ってもコンピュータがすごく安くなりました。私が 21 年前に初めて理化学研究所に入ったときに、3D をやるためにエンジニアリングワークステーションを買いました。1 台が 1,500 万円しました。いまは多分、同じ性能のコンピュータが 30 万円ぐらいだと思います。それだけ、劇的にコンピュータがよくなった。これは、皆さんも実感されているとおりだと思います。
実は、これは 3D プリンタだけの話ではなくて 3 次元の CAD 関連全般に言えることです。
切削ミーリングも、すごくよくなりました。それは、3 次元の CAD/CAM がよくなったということと、工作機械もよくなりました。そういうことで、コンピュータがよくなった。
・ソフト
そうすると、コンピュータの上に載せて使うソフト。先ほどから言っていますが、3 次元の CAD
ソフトが必要になってくる。ピンキリですが、昔は高いソフトウェアは数千万円しましたが、お互いに互換性がなくて、ある会社の仕事を請け負ったら、それと全く同じソフトを買わないとデータのやり取りができなかったのが 20 年前です。いまは、そういうことはありません。互換性が出てきて、ソフトがよくなって安くなった。
・ネットワーク
もう 1 つは、ネットワークを介していろいろな情報をやり取りできる。これは、すごく速いです。一昔前までは FAX の前に 1 時間も 2 時間もいた記憶があります。
・材料
もう 1 つは、「積層造形のネック」については、「材料にかなり制約がある」という話をいつもします。つまり、使える材料が少ない、実際に使う製品の材料と同じものは使えないと言ってきました。最近、これがすごく増えています。
例えば、3D プリンタのメーカー最大手はアメリカの「3D システムズ」という会社ですが、先月、そこが恵比寿にショールームを開設しました。私はスピーチを頼まれて行きましたが、そこの社長さんが、「 いま、100 種類を超える材料をラインナップしている」とおっしゃっていました。
当然、その中には金属も含まれています。100 種類というと結構多くて、世の中に出てくる種類
で言うと、金属で言えば鉄、アルミニウム、銅。プラスチックで言えば、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニール。セラミックで言えば、アルミナート、エスアイシート、シリコンナイトライドでやると材料の 80～90％になります。ですから、実際に使われている種類はさほど多くありません。もちろん、いろいろな組み合わせがあるので無限です。でも、100 種類ぐらいの材料を 1 社で供給できるようになったのは昔に比べるとすごいことです。

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・特許
もう 1 つ、これから問題が起きると思いますが特許。実は、3D プリンタというのは二十数年以上も前の技術ですから、基本特許は切れつつあります。ただし、その周辺特許というか応用特許がたくさん出ているので、これからいろいろなメーカーがつくり出したときに、恐らく、周辺
特許、応用特許に引っかかるトラブルが増加するのではないかと私は予測しています。ですが、アメリカのこういう追い風といいますか、それにプラスしていろいろな要素技術。簡単に言うと、
コンピュータのハード、CAD、ネットワーク、材料の多様化、特許の期限切れ等が相乗効果を表して、これから使えるのではないかというような期待がどんどん膨らんでいるのが現状です。
さて、特許の話をしましたが、日本からも出ています。ここ（図 1 参照）に書いてある Kodama,
Marutani というのは、光硬化性樹脂を UV レーザーで固めていって積層していく方法です。これは、世界的に認められています。実用化されたのが 1988 年ですから、かなり経っています。
私が初めて見たのは 1988 年でシーメット、三菱商事がつくった会社です。そこの 1 号機は、た
またま私が助手をしていた前の前の職場の大学に入って、「こういうものがあるのなら、3 次元でモデリングしたら何でも物がつくれる時代になるね」と当時思いました。しかし、先ほど言ったような問題がいろいろあってそうはなりませんでした。

(図 1)
従って、
「 原理原則としてはあまり新しい技術ではありません。実用化されたのはこのぐらいです」ということです。図にストラタシスとか出ていますが、現在のメーカーで大きな会社は、アメリ
カではストラタシスと 3D システムズ、ドイツでイオス、あとヨーロッパに 1 つぐらいあります。
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・CAD データ（モデリング）
例えば、光造形の原理。最初に 3 次元の CAD データありきです。3 次元の CAD データがなくてもスキャナで取り込んで 3 次元の CAD に変換するというやり方もあります。いま 3D スキャ
ナは随分安くなっていますが、それでも元になるモデルが必要です。そういうのを一般的にマス
ターモデルといいますが、それをどうやってつくるかという話になります。
結局は、モデリングが必要になるので、これが問題といえば問題です。モデリングしたものに対して、三角パッチを貼って面をつくる。これを、STL フォーマットといい、これを更にスライ
スデータにします。皆さんもご存知の、CT スキャンのような感じです。我々の体を輪切りにして、そのデータをずっと組み合わせて積層すると我々の体になるという、それと全く一緒です。
このようなデータをスライスして、スライスしたデータを一層積み重ねていって、一段下がって、また一層積み重ねていくというのを何回も繰り返します。そうすると、こういう製品ができる。これとこれは「≒」ということになりますですから、我々の体を CT でずっと切断してデータを得ます。得られたデータを積み重ねると、このデータで我々の体ができる、その全く逆を行っています。ですから、これがもともと存在す
るといいですが、これは存在しないので、基本的には 3 次元の CAD データをつくるという操作が必ず必要になってきます。当たり前ですが、3 次元の CAD データがあれば、3D プリンタでなくても物はつくれます。切削でも研削でも、放電加工でも、いろいろな加工方法があります。ですから、これがあった場合に必ず直結しているわけではありません。層の積み重ねには、いろい
ろな方法があります。これは、昔から変わってなくて 5 種類ぐらいしかありません。(図 2)

(図 2)
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・積層造形法の種類
いま、3 次元の CAD データをつくらなければいけないということが 1 つありました。
もっとも欠点がありまして、これは層状に積み重ねていくので必ず段差ができます。これが、この方法の欠点です。例えば、反対側に球の形状をつくろうとしたとき、この方法でやっていくと最初は点なので、ここからどんどん積み重ねていくとひっくり返ります。そうすると、複雑形状のときには、例えば、フランジみたいな形状、途中から出っ張ってくるもの。これをずっとつくっていって次の層を、T 字型の形状を考えてください。ずっと積み重ねていってそこだけギュッと T 字型にすると、これは一層しかないからフニャッと壊れてしまいます。ですから、こういうのと一緒にずっとサポートをつくり、また上に T 字型を乗せるというような形状をつくるときにはやります。いまは自動でできますが、もちろん高い機械です。その自動でやった後のサポートを取って仕上げするのは、ほとんどの場合は人がやっています。ですから、サポートを取るための後工程は人がやらないといけないという欠点がある。更には、当然ですが、3 次元の CAD データを準備しないといけない。あと、材料にまだ制限があるというのが私の知っている限りでの欠点です。
他にどういうものがあるかといえば、いま光造形と言ったのはこれです(図 2)。UV

Laser

Beam（ﾚｰｻﾞｰﾋﾞｰﾑ）、Photocurable resin（光硬化性樹脂）と書いてあります。これは、先ほどの原理で、Stereolithography（ｽﾃﾚｵﾘｿｸﾞﾗﾌｨ）という積層法です。
その右側が Selective Laser Sintering（ｾﾚｸﾃﾌﾞﾚｰｻﾞｰｼﾝﾀﾘﾝｸﾞ）。シンタリングというのは、焼結という意味です。皆さんがよく知っているセラミックの製品というのは溶かしてつくるわけではありません。粉の状態で押し固めて、それを焼き固めます。要するに、融点まで温度を上げません。なぜならば、それを形にするための型をつくる材料がありませんから。それを、焼結といいます。図には CO2

Laser Sintering（ｼｰｵｰﾂｰ・ﾚｰｻﾞｰ・ｼﾝﾀﾘﾝｸﾞ）、Powder Material （ﾊﾟｳﾀﾞｰﾏﾃ

ﾘｱﾙ）と書いてあります。先ほどは樹脂を使いましたが、この方法では粉を敷いておいて、そこを焼き固めていく。また一段下がって次の粉を敷いて、そこを焼き固めていく。それを、何回も繰り返すところは一緒です。
次に、Inkjet Nozzle（ｲﾝｸｼﾞｪｯﾄﾉｽﾞﾙ）と書いてあります。これは、インクジェットを使って粉を固めていくので、昔から「3D プリンティング」と呼ばれていました。プリンタに使うインクジェットをそのまま使ったので「3D プリンティング」と呼ばれました。私の想像では、3D プリ
ンティングが 3D プリンタになって、これ全体を指すようになったようです。他に近いネーミン
グがないですから、確かにインクジェットを使ってお絵描きをしていますから、プリンタそのも
のです。
最初に、
「こんな安いものが出ましたよ」というお話しをしたのがこれです。Fused Deposition
Molding（ﾋｭｰｽﾞﾄﾞ･ﾃﾞﾎﾟｼﾞｼｮﾝ･ﾓｰﾙﾃﾞｨﾝｸﾞ）と書いてあります。ヒューズは、配電盤に入っている
ヒューズと一緒です。デポジットは堆積するという意味ですから、要は溶かして堆積させて形をつくるという。FDM と呼んでいますが、これが安くてなかなか理解しやすいです。サンプラス
チックレジンだから当然ですが、熱硬化性樹脂にはできません。熱可塑性樹脂を使って溶かしていって、ずっと積み重ねていくやり方です。この辺はアメリカでかなり使われていて、安いというのが特徴で材料も安い。
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もう 1 つ、紙を使って積層していくやり方。紙に接着剤が付いていて、レーザーで紙を切って、それを積み重ねていくやり方。大体、これがメインです。いま一番脚光を浴びているのは、レーザーで溶かしているレーザーシンタリングです。これが、金属などいろいろな意味で汎用性が高いということです。ヨーロッパも、ここが集中的に研究されています。これはたまたまレーザー
ですが、電子ビームを使っても構わないし、イオンビームを使っても構わない。いろいろ考え方があると思いますが、現状ではこれが一番汎用性が高いということです。
一番使われているのはこの辺で、日本ではこの光造形がかなり使われています。なぜならば、
メイド・イン・ジャパンだから。

■3D プリンタのまとめ
もう一回、復習します。特徴は、切削加工では困難な複雑形状が簡単に得られる。昔から使われていたのは、ラピッド・プロトタイピングと言われていて試作品をつくることに使われていました。
デメリットとしては、材料が制約されます。ここで言うと、これは光硬化性樹脂しか使えなくて、ここに書いてあるとおり石膏、デンプン。ここは熱可塑性プラスチックで、これは紙。ここが、もうちょっといろいろ使えるだろう。樹脂と金属粉末が使えるとかなり汎用性が広がるので、アプリケーションが広がるということです。ただし、原理上はいろいろな粉末のつくり方がある
ので、それさえやれば材料も何でもできると思いますが、もう高くなってしまってダメです。大体、市販で最初にクリアしないといけない最終的なネックはコストです。ですから、同じようなものができて倍高ければ誰も使ってくれません。そういう意味では、違ったアプリケーションを探さないといけない。大体にして材料は高い。石膏などは安いけれども、これ用に材料をつくるとなるとなかなか大変です。それぞれ呼び方があって 3D プリンティング、これに携わっている人は「3D プリンタ」という言い方はしなかったので、「RP 機」とか「積層造形機」という言い方をしたので、ここから来ているのではないかと思います。
どのような用途があるかですが、最初に 3 次元の CAD データが必要で、ここが出発点です。
いま話しているのはここですから、「3D プリンタは何ができるのか」という話ですから、これは準備しなければいけませんよという話です。それは、よく覚えておいてください。
それから、一番はアイデアがあって、次にモデリングして、そのモデリングしたものが売れ筋になるかどうか。売れ筋になったときに、3D プリンタでつくったほうが一番早くマーケットに供給できるという図式がないと、3D プリンタを使ってどんな商売をするのかという話になるとなかなか難しいです。ましてや、いままでものづくりのシステムが既に構築された中で、ここだけ 3D プリンタに置き換えようというのはなかなか難しいと思います。
もともとは、プロトタイプですから試作品から始まりました。試作品を使って、型はいろいろな種類がありますが、型というのは基本的にはコピーをするためのツール、大量生産するためのツールです。ですから、それを使って大量生産して部品をつくり、その部品を組み立てて製品をつくるためのコピー用のツールですが、それをつくるためにはプロトタイプ、最初にモデルが必要です。意匠確認をして「これでいいの？」とか、デザイナーは必ず意匠確認をします。そのためにやるというのが、一般的な使い方でした。
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そこからだんだん、いまこれが一番重要ですが少量生産の製品。製品というのは、それが実際に使えるということでプロトタイプではありません。ここが一番重要で、ここを見つけてこないといけない。どのようなものに使えば一番いいですか、他に幾らでもやりようがあるところに参入していっても意味がありませんから、この手法が一番向いているアプリケーションを見つけな
いといけません。

■事例：医療への応用
・人工骨これから話すのは、医療の分野を見つけてきて「そこに使いました」という事例です。骨の話ですが、実はこのアプリケーションは古くて、例えば、慶應大学の小林先生がやり始めていまし
たが、こういう頭蓋骨のデータを CT で撮ってきて、そのままつくる（図３）。

（図３）
これで、どこを切るかとか、どういうふうにするかとか、実際に手術のシミュレーションをします。では、ここの骨を切ろうとか次のモデルをしますが、手術計画用ということで結構昔から随分使われています

あとは、これがまさにそうですが、欠損部分をどうやって蓋をするか。この場合は手作りですが、我々はこの蓋の部分を 3D プリンタでつくってしまおうということを提案して、いま病院で使われています。
・耳他に例えば、耳のモデルをつくっています。
（図４）耳がなくて生まれてくる子が 5,000 人に 1人ぐらいいます。それで耳の軟骨を医者がつくって、これを実際にオペで入れてやる、インプラ
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ントしてやる。そのときに耳のデータがないと困るだろうということで、あるほうの耳のデータ
を CT で撮ってきて、それをミラー上で反転して、ない耳のデータをつくる。これは光造形でつくりましたが、こういう耳をつくってやって、医者がこの耳をモデルにして作る。このモデルは、その子の耳でしかつくれないということで本当にオーダーメイドの例ですが、ちょっと洗練されていないですね。最終的には、医者が手でつくっているということなので、工学的に見るとちょっと洗練されていない。

（図４）・細胞の足場
iPS の話ですが、実は私たちは iPS はやっていません。iPS は最近ですから。もともと肝細胞というのがあって、骨をつくる細胞を持ってきて培養すると骨しかできません。筋肉をつくる細胞を持ってきて培養すると、筋肉しかできません。そういう細胞は、7 種類ありました。そうい
うものを持ってきたときに、どうやって形をつくるかというのを昔からいろいろ研究していました。そういうものを、「足場」と言います。例えば、これを iPS 細胞だと思ってもらって結構です（図５）。この場合は幹細胞ですが、図は昔つくったデータですから幹細胞ではありません。

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（図５）
足場をつくっておいて、そこに細胞を乗せて培養しましょう。それを体内に埋め込んで、やがて足場はなくなるけれども細胞は形を残したまま生き続けるという。先月ニュースを見ていたら、京大が世界で初めて 3D プリンタを使って、小耳症の足場をつくりましたというのが載っていて、「へえ～」と思って見ていました。10 年前からこれを言っていますが、細胞が違うだけですから
考え方は一緒です。
このようなことがあったので、こういう足場を 3D プリンタで。この場合は、レーザーで樹脂を溶かすやり方を使いますが、ポリ乳酸を、本当はこれと同じのをつくりたいのですが、わかりやすいように耳にします。これは、NTT データエンジニアリングシステムズでつくってもらいました。手を合わせて、ポリ乳酸でこんなのがつくれないかとやったら案外簡単にできた。そうしたら、こういう軟骨をドクターが切った・貼ったとやるのではなくて、これで形をつくってやって、ここに軟骨の細胞を埋め込んでやって、あとは体の中に入れておく。そうすると、ポリ乳酸
は体の中でなくなりますから生分解性ポリマー。そうすると、足場がなくなって最終的には耳が残るだろうということを 10 年前に提案しました。あとで、別の骨の話を詳しくします。
・その他事例
理化学研究所には、私以外にも、切削をするグループとか、3D プリンタをつくるグループがあって、私はどちらにも顔を出していていろいろな装置をつくりました。こういう話は当時はすごかったですが、いまはもうこんなのは簡単にできるようになっています。ですから、「こんなことをやりましたよ」ということだけを説明して、LED を使って形をつくっていろいろやりました。
例えば、クラインの壺（図６）とい立体を真ん中からカットした写真を見ると、「なるほど、こういうのはつくれないな」というのがよくわかると思います。これが、積層造形だとどんな機械でも簡単にできます。例えば、ここにコブがありますがこれは動脈瘤（図７）です。先週どこ12

かのテレビで、脳の中にチタン合金を入れてクリップを入れますが、そこが破裂しないようにやる手術がありました。どのように血が流れるか、中空のモデルをつくって流動解析を行ったりしますが、データさえ持ってくれば何でもできる。これも CT データから持ってきていますが、ス
ライスデータと同様に輪切りになっているので、そういう意味では非常にわかりやすい。

（図６）

（図７）

我々工学をやっている人間からすると、いろいろなアイデアを持ってきて複合化すると何でもできるということがあります。例えば、ABS、板、シートをつくって、そのシートを重ねて途中切って、また別の接着剤でくっつける。それで、最後にパカッと外してやると ABS ができるということを昔やりました。これは、切削と接着技術、更に積層技術を組み合わせます。車のバン
パーをつくろうという目標でしたが、いろいろうまくいかなかったところがありました。
・タンパク質モデル
ここからは、うまくいった事例です。これ（図８）はタンパク質のモデルですが、データさえあればこういうタンパク質のモデルは簡単にできますが、光硬化性樹脂でつくっているので射出成型をやったときの出来損ないみたいな感じのものができて、「こんなのでいいの？」と言うと、研究者はすごく喜びます。でも、実際に CAD ではこのように表現されていて、これを何とかできないかというのを 1 つのテーマとしてやりました。何とかできるのかというと、できます。

（図８）

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これは、先ほどの 3D プリンティングです。例えば石膏とかスターチ、デンプンです。それにインクジェットで水を塗布すると、水をつけたところが水酸化物になり水和反応になって固まる。
スターチと石膏、あとで出てくるリン酸三カルシウムという、水に浸けてこねると水酸化物ができて硬くなる材料があります。そういうもので、いま工業的に使われているのが石膏です。硫酸カルシウムに水を浸けて、これを繰り返すと最後にこれができる。
・酵素モデル
昔はモノクロでしたが、インクジェットを使っているのだから、フルカラーでやることを提案しました。シアン、マジェンタ、イエローを、お互いにオーバーラップさせて色つけをすると、こんな感じです。（図９）。

（図９）
これは石膏で透明、スケルトンではないので外側だけ色がつくようにして途中で止めている状
態です。そうすると、こういうものができます。通常これは 1m ぐらいあって、300 万円ぐらいするという話です。そして、ものすごく時間がかかりますが、新しい酵素を発見するとこのように飾っておきます。それを、理研に入れた世界のカラープリンタ 1 号機を使い、20 万円ぐらいしかかからずに 2 日ぐらいでできました。こういうリボン状のモデルもできるし、これがみんな繋がっている状態ですが、こういうポール・アンド・スティック状態、要するに宙に浮いたような状態ですね。それも、積層造形でつくることができます。
・人工骨
これは、カラーの工業用 3D プリンタで骨をつくった事例です（図 10）。最初に人工骨ができるという話をしましたが、全く同じデータをつくって、スライスして骨の部位によって少し変えてやる。実際の人工骨というのは、実は削ってつくったりしています。医者が使うときにはある
1 つの種類ですが、こういう粉体をペースト状にしてやって体内に入れてやる。これは水で固まります。我々の体内はほとんど水なので、固まってやがて自分の骨になります。
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（図 10）骨は非常に複雑な形状をしています。皮質骨という硬い骨があって、海綿骨という複雑な骨があり、中に髄腔という栄養や髄液が入っている、こういう形状をしています。ですから、全く同
じ成分でこれと同じ形状ができるとそのまま使えるという発想になります。
この場合に重要なのは、インクジェットを使った 3D プリンタが必要で、水で固まる素材が必要。たまたまですが、これはリン酸三カルシウムという粉が水で固まるとハイドロキシアパタイ
トになります。ハイドロキシアパタイトは我々の骨の主成分です。軟骨に対して骨と言いますが、骨というのはハイドロキシアパタイトとコラーゲンのナノコンポジットでできています。ですから、すごく具合がいいわけです。実はこれは私が考え出したことではなくて、そういう粉を扱っていた、先ほどお話した鈴木社長さんが私を訪ねてきて「こういうものができないか」ということから始まった研究です。ですから、「こんなので骨ができませんかね」というアプリケーションを持ってきた人がいて、それをやってみたらうまくいったという話です。もともと、このように体内に入れると骨になってしまう、置き換わるという素材を使っています。
・CT ﾃﾞｰﾀの CAD ﾃﾞｰﾀ化
これは、先ほどお話ししたインクジェットで、ここにヘッドがあります（図 11）。まさに、キ
ャノンのインクジェットのヘッドを使っていて、これで粉が固まるようなバインダーを塗布する。
塗布の仕方は、先ほど言ったような CT のデータを 3 次元の CAD データにして、いろいろな形状のところを、その部位によってフルカラーと一緒に何番目のインクジェット、何番目のインクジェットと分配してやるとこのようになって固まる。これは、前にいた職場の私の部下がドクター論文を取るためにやったものです。

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（図 11）
システムとしてここが重要ですが、CT データが自動的に 3 次元の CAD データになって、それがスライスデータになります。ここからは自動です。ですから、これさえ用意してくれば、あとはアプリケーション次第です。そうすると、「データはこのようになります」、「これが、ウサギの骨です」、「このデータを使ってプリンタでつくると、このようにできます」、といった具合です。
重要なのは、先ほどから何回も言っていますが、3D プリンタはどんな形もできます。ですから、こういう内部構造をつくれる装置は他にありません。切削ではできませんし、レーザーでも固めながらやることはできません。そういう意味では、これは 3D プリンタでしかできない。しかも、インクジェットで水を使ってリン酸三カルシウムを固めるという、そういう組み合わせでしかできないやり方です。皆さんは人口骨で思い出すのは、チタンやステンレスなど代替骨だと思いますが、あそこはすごく強度が必要で、これでは少し強度が足りないので使えません。将来の課題です。こういうことを、実はもう 10 年前、2003 年に『日経バイオビジネス』に発表しています。その頃は講演依頼も何もありませんでしたが、少し時代が変わってきました。
・アプリケーションの重要性
ここからがすごく大変です。我々は形をつくるだけ。要するに、3D プリンタは形をつくるだ
けですが、骨、何か別な目的になるとその目的できちんと使えるかどうかを評価しなければいけません。すると、人工骨の「動物実験をやろう」という話になるわけです。これは、東大獣医学
科の家畜センター長の佐々木教授の研究室で、我々がこれをつくることを提案し、佐々木先生はそれで動物実験、あるいは臨床をしたという話です。そこから先が、ヒトへの臨床に繋がります。
これは、犬の頭蓋骨です（図 12）。骨肉種になってポコッとコブみたいなものができて、そこを切除した。これを 3D プリンタでつくって入れて、また元に戻しました。

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（図 12）
これは、3D プリンタでつくった骨で手術をして治った栄誉ある患者犬です。名前は聞いていません。保険はきかないのですごい値段を払ったと思います。このようなものを 3D プリンタでつくっておいて、こちら側に穴を開けてオペして、ずっと CT で追っていきます。
何がいいかというと、人工骨だったのが時間の経過とともに、境界がわからなくなってこういう穴が全部埋まってしまいます。人工骨が自分の骨に全部置換されます。
なぜかというと、骨は、骨芽細胞と破骨細胞がセットになって、つくっては壊し、つくっては壊すということを年がら年中やっています。人工骨が自分の骨と全く同じ成分でできているので、細胞がだんだんこちらへ移ってきて生着して、つくって壊す、をやり始めます。そうすると、やがて人工骨だったのが自分の骨になるという話です。
何回も言いますが、これは私のアイデアではないです。もともと工業用途を前提に開発してきたベンチャーの方が、たまたま「こういうことに使えないか」と言って来たのです。当時、その会社はたしか 2 人だったと思います。いまは 100 人を超しています。その方が持ってきたこの材料を使い 3D プリンタでつくったら「使えそうだ」ということで東大病院の家畜センターの先生たちも巻き込んでやりました。ですから、アプリケーションがすごく大事だということです。
・顎骨
これは、人に使った例です（図 13）。顎変形症の部分のデータを取って、あなたのためにつくるというものです。人間の形というのは線対称ですから、ここでデータを取ってミラーイメージ
でつくって、少し修正すると、何となく左右対称にできるというやり方です。ですから、ないところも一個だけだとまずいですが、何となく CAD 上でつくって合わせ込みをしてやると、「あなたのため」のデータになります。もう、東大病院では 100 例以上やられていると聞いています。
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（図 13）・人工耳・口蓋
小耳症というのは、これです（図 14－右）。

（図 14）
これは、いわゆる口唇口蓋裂です（図 14－左）。いまは医者がすぐ縫ってしまいますが、中は縫うことができないので、頭蓋骨が成長していって最終的に縫合といってこのようにくっつきま
すが、それがくっつかなかった状態です。そうすると、口の中と耳の側が繋がってしまい、慢性の中耳炎になったりします。医者の対応は、シリコン樹脂でキャップをします。最終的には、患18

者さんに対して「あなたのための骨を設計してあげます」と言って、さっきのように置換して、
2 年ぐらいで完全に蓋をして、あとは自分の骨になります。患者のクオリティオブライフの向上に使えるといいなということです。これは製造業で試作用、あるいは石膏型用に使っていたものを、骨用にアプリケーションを変えただけです。だから、アプリケーションを見つけることがが、非常に大事だという事例です。
・インプラント用人工歯等
ここからは、会社からいただいてきた事例なので資料はお配りしていません。
最近よく言われていることで、これは NTT データエンジニアリングシステムからいただいた
事例で金型の話です。
金型は、いままでのつくり方があるから金型のつくり方をこれに変えたと言うと、「あるシステムの中の 1 つを 3D プリンタに変えただけで、使えないだろう」とお思いになるかもしれませんが、実はこれですごくいい効果があり、徐々に普及しています。
何がいいかというと、プラ型は一般的に水で冷却します。なぜかというと、例えば、ポリエチレンだと 200℃ぐらいで溶かして金型内に射出しますが、当然、自然冷却には時間がかかるので強制的に冷却して、まだ熱いうちに出してしまいます。
冷却サイクルの短縮化ですね。冷却効果があるほど早く製品をつくれますが、単純に早くしただけだと製品が変形します。冷却のための配管にドリルで穴を開けると直線的になります。すると、金型の表面に温度勾配ができて、冷えているところと冷えていないところが出てきます。それを、製品面に沿って配管してやる。「面沿いに 3 次元の配管をする」という表現をしますが、そうすると、面で冷却するので温度勾配が非常に少なくなります。
これは、子供向けの金型のインサートですが、少し難しい形状に冷却の配管をすると成型のサイクルタイムは大体半分になる。極論すると、点ではなく面を冷やしているので早く冷える。さっきお話ししたように、温かいうちに取り出すと、固まっているところを、これから固まろうとするところが凝固収縮で引っ張ってきて反ってしまいます。それが低減されるということです。
このような複雑形状の中に複雑な配管をしています。
でも、全部そうやって型をつくったほうがいい訳ではありません。実は、冷やさなくてもいい
ところはあるので、実際の成型したところの製品面に当たるところだけ冷やそう、こういうところです。これを、うまく組み合わせることによって、これでも 1/3 は時間を短くしています。おまけに、全部つくると、工程から考えるとどうしても高くなって時間がかかるので、ハイブリッ
ドしてやると具合がいいという事例です。
私はいま歯の具合が悪くて。ヨーロッパでは当たり前になったコバルトクロムという材料を使っています。最近、日本ではコバルトがダメになるということで、厚生労働省から「体に悪い」と言われていますが、ヨーロッパではコバルト系の合金で「あなたの歯をつくりましょう」という。こんなブリッジが可能なのでしょうか。これは、インプラントを 4 箇所して、それで被せているのでしょうか。私は歯医者ではないのでわかりませんが、この長さで 1 つのブリッジは無理なので４箇所インプラントしているのでしょうか。そして、ここはブリッジで何もなくて、ここもブリッジで何もなくてというような……。そのための歯を、こうやってつくっているのでしょうか、ブリッジ用の。
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これはインプラント用の体内に埋め込むやつですが、コバルトクロムはよく出てきます。あとは、チタン。ヨーロッパではすごく流行っています。日本のやり方は少し違うやり方ですから、
こういうものをどんどんつくっていく。
変わったところでは、PEEK 材、スーパーエンプラを使ってジェット戦闘機の配管のダクトをつくっています。こんなものは何万台もつくらず、せいぜい 100 機ぐらいです。これは複雑な形状をしていますが、PEEK で大丈夫なのだろうかという話はあります。私は、日本でこういうのをチタンで削り出してつくっているのを見たことがありますが、すごい複雑形状でした。五軸加工で、1 個 100 万円ぐらいの値段です。
医療用のブランケット、A380 のドアヒンジ、タービンエンジンの例もあります。
これはあくまでも紹介しているのであって、これがいいということは一言も言っていません。
積層造形でずっと積み重ねていったのと、鍛造でつくった材料を削り出しでやったのでは、当然、素材の組織や特性が違うので、それが使えるかどうかは私はよくわかりません。例えば、クリー
プ評価とか何かやらないといけませんね。何万時間も持たせるとか、という評価をやっているのかは不明ですが、こういう複雑形状をつくるのには適しているということで、これが実際に全部使われているということではないと思います。
・その他用途
これは、燃料噴射装置です。普通は塊から削り出すのが一般的です。
これはタービンです。タービンブレードというのは穴をたくさん開けて冷却効果を持たせますが、最適な流体の流れになる穴の位置をこういうモデルで実験します。それが可視化のモデルです。こういうのが、他ではちょっとできないやり方です。砂型をつくって鋳造するにしても、これをつくるのは大変ですよね。
次の、モニュメントのようなものは、よく言われている軽量化の例ですね。同じ強度を持つのであれば、こうやってできるだけ中空にする。例えば、この中を全部ハニカムにして、強度を持たせて軽量化するようなことにはいいかもしれません。
これも生体のインプラントで、ヨーロッパではよく使われています。
これは複雑形状のもので、これはオリンピックで使った自転車のヘルメットです。こういうのを 1 万、20 万つくるわけではありませんから、こういうものをつくるときには具合がいい。
最初の、金型をつくるときの話を覚えていますか。レーザーシンタリングでやった後、削って金型をつくる。これは深溝ですが、これが反転するとリブになる。このような立ち壁になります
が、こういう切削は実は苦手です。これは、マツウラというところでデータをいただいています。
これは、先ほどの冷却の話と一緒です。こういう製品があったら、製品面にこのような冷却を配管するわけです。いままでの加工ではできなかったのが、3D プリンタでやると、できる。そうすると、これは均一に冷えていますが、従来の直線的に穴を開けたやり方では、冷えているとこ
ろと、冷えていないところがある。そうすると、さっきお話ししたような、凝固収縮によって変形が起こります。
先ほどのハイブリッドと同じ考え方ですが、全部金型はこのほうがいいということではありません。溝が多いところは、先ほどの方法がいいが、こういう平坦なところ、金型で言うとキャビ
20コアや、あるいは、いわゆる意匠面、表面に出る面は穴があると困るので、普通に削るほうがいい。別のところでは、加工法のハイブリッドを考える。
それでやると、このようにほとんど反りがなくて、片方はここが曲がっていて、1 桁ぐらい違ったような変形が出てきます。そうすると、先ほどと同じで、冷却時間は 1/3 ぐらいで変形をなくしたと言えます。ですから、いままでの射出成型等のつくり方ではなくてこういうものを組み合わせていくと問題を解決できる。タクトタイムと、サイクルタイムと、あとは精度の問題。そういうものが解決できるという提案になっています。
もう 1 つ、ソライズさん（昔はインクスといった会社）での使い方の例を紹介します。これは、従来の使い方です。車のインテークマニホールド、空気を吸入するところです。エンジンテスト
用ですから、製品ではこれを長時間もつ材料に置き換えます。これは、ナイロンにグラスファイ
バーが入っています。これは光硬化性樹脂を使った材料で、最も典型的なアプリケーションです。
要は、透けて見えるスケルトン、可視化です。カムカバーの下でエンジンでカムが動いている状
態や、オイルの感じが見えます。
これはリフレクター、反射板です。こういうのでつくってアルミ蒸着してやって、反射率、明るさの試験モデルです。この形状で OK なら、違う材料で量産する。
これは、よく使われるケースで車のダッシュボード、インテリアです。よくインパネと言われますが、昔からモデルをつくって、検討をよくやられます。ですから、カーメーカーでも家電メーカーでも、試作部門では昔から 3D プリンタを使っています。
例えば、モーターショーなどで 1 台、2 台つくるときには、こういうもので形をつくり、革張りにしたり、着色してもっともらしいものをつくって、「何年モデル」として出すというのは一般的です。工業製品でプロトタイプをつくることは、家電メーカーでも昔から行っています。そういう分野にアプリケーションを求めるのは、難しいかなと思います。

■まとめ
そろそろ時間なので復習しますと、この方法はどんな形でもつくれますが、欠点もあります。
他の加工方法と同じく、材料にも制限があります。ただ、将来、安価な方向にだけ目を取られるとアプリケーションが狭まってしまいますが、例えば、オバマさんが言ったように学校に 1,000台入れる。日本は大体 50 県あるので、1 県に 10 台ずつで 500 台。1,000 台だと 1 県に 20 台ず
つ。なんか効果がありそうかなと思いますが、まず無理です。小学校の先生は使えないし、3Dプリンタの技術研修をやったら日教組が黙っていないと思います。
では、何に使えるかというとアプリケーション次第だと思います。先ほど、たまたま私は医療でアプリケーションを求めてうまくいきましたが、実はものづくりの人よりも、いろいろな人がアプリケーションを求めたほうがいいと思います。
それは、先ほど話したメーカーズの最初に出てきたことです。つまり、ネットワークを介してものづくりをするときに、ネットワークを介して製品のアイデアを皆からもらうことが 1 つの方法だと思います。それがよければ、それをカスタマイズするなりして、製品として世界に発信する。そういうことをしない限りは、ニッチ市場でやるしかない。ニッチも素敵ですが、ニッチなところを探すのは大変です。
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何回も言いますが、この方法の欠点をきちんと覚えておく必要があります。いまのものづくり
は 3 次元の CAD データは当たり前ですから、3 次元 CAD データ製作の必要性は欠点ではないと思いますが、段差ができるとか、最終仕上げをしないといけないとか、材料にまだまだ制限があるというようなことを踏まえて、「こういうものでこのぐらいの精度でいいけれども、これで製品になる」という製品をつくれるのなら、安価なものでも OK。
しかし、積層造形の機械はピンキリなので 10 万円から、高いものになると 2 億円ぐらい。積層造形でもっと高いのは半導体をつくるステッパーで 20 億円ぐらいします。
よく質問に出るので最初から言いますが、精度は、レーザーで言うとビームを絞ってパウダーを小さくする。あるいは、パウダーでなくても、材料を小さく固めていくとステッパーの例も含
めてナノまでできるでしょう。
「どういうものに使ったらいいか」というのは、先ほどから言っていますが、私はノーアイデ
アです。私にそういうアイデアがあれば、自分で会社を興してせっせと何かをつくっております。
時間となりましたのでこれで終わりたいと思います。ご清聴ありがとうございました。

（平成２５年９月１７日（火）グランドパレスホテルにて）22