専門家インタビュー：Nano Dimension共同創業者サイモン・フリード氏が語る電子機器3Dプリントの未来

エレクトロニクス業界は急速に積層造形を取り入れ、ドローンや衛星からノートPC、スマートフォンまで、あらゆるものの開発様式を再構築しています。しかしその核心において、あらゆる電子システムはコンポーネント——プリント基板（PCB）、アンテナ、センサー——に依存しており、これらは従来、高コストで時間のかかる製造を強いられてきました。3Dプリントは、より速い製品サイクル、より大きな設計自由度、従来不可能だった非平面形状の創出能力を提供することで、このランドスケープを再定義しています。

2012年イスラエルで設立されたNano Dimensionは、プリントエレクトロニクス向け積層造形のグローバルリーダーとなりました。独自のDragonFly Proシステムは金属と誘電体ポリマーを同時プリント可能にし、企業が社内で電子機器をプロトタイピングし、リードタイム削減とコスト低減を実現できるようにしています。

今週の専門家インタビューでは、Nano Dimension共同創業者兼プレジデントのサイモン・フリード氏に、エレクトロニクスにおける3Dプリントの成長するインパクトと、同社がこの新興分野をどう開拓しているかを聞きました。

Nano Dimensionについて教えてください。

Nano Dimensionはエレクトロニクス向け積層造形に特化しています。従来、電気エンジニアは回路設計とプロトタイピングを外部委託せざるを得ず、多大なリードタイムとコストが加算されていました。電気分野に3Dプリントを導入することで、エンジニアに実践的・機械的文脈でアイデアをテスト・反復する自由、柔軟性、機密性を提供します。

DragonFly Proシステム技術について、その価値を詳しく教えてください。

次期製品のPCB設計を任された電気エンジニアを想像してください。通常プロセスは複雑なEDA（電子設計自動化）ソフトウェア、広範なシミュレーション、そしてサードパーティメーカーへの設計送付——数週間かかる操作——を伴います。Nano Dimensionのシステムでは、エンジニアが約24時間で物理基板を設計・製造し、レイアウトを即座に検証し、エラーを発見し、設計改善を探求できます。

当社顧客は、6週間のエンジニアリング作業を1日半に変えることに成功し、外部サプライヤー待ちを排除することで自社プロトタイピングを実現しました。

プロトタイピングの仲介者を排除することで、企業がより多くのアイデアをテストし、迅速に反復し、秘密を維持できるようにします。開発が速く安価なら、失敗コストが下がり、より大きなイノベーションを促進します。

特に防衛企業は、設計開示とサプライヤー選定に厳しい制約があるため、当社技術に惹かれます。当社システムにより、重要コンポーネントを社内でプロトタイピングし、コンプライアンスと機密性を確保できます。

エレクトロニクスにAMがもたらすその他のメリットは？

積層造形は、平面的な2次元レイアウトに慣れた電気エンジニアにとってエキサイティングなフロンティアである、従来の平面製造では不可能な形状と形状を可能にします。

従来のエレクトロニクス製造は製造プロセスと利用可能コンポーネントによって高度に制約されます。積層造形はこれらの制約を取り払い、広大な新設計可能性を開きます。エンジニアは今や真に三次元のPCB、アンテナ、その他機能部品を創出でき、平面トレースの制限を超えられます。

当社ビジョンは二重です：第一に、従来のPCBとRFエレクトロニクスをより速く、安く、独立させること。第二に、構造的・電気的機能を前例ない方法で融合させた全く新しい製品を可能にすること。

3Dプリントエレクトロニクスに関わる課題は？

金属とポリマーの同時プリントは本質的に複雑です。金属は高温と精密制御を必要とし、ポリマーは異なる最適条件を持ちます。これら競合する材料ニーズのバランスには、高解像度と機能的完全性を達成するための高度なプロセス制御と材料科学専門知識が必要です。

エレクトロニクス3Dプリント市場の現状は？

この分野はまだ萌芽期で、プレイヤーは少数です。しかし、その成長軌道は従来の積層造形を反映しており、早期採用者は機械分野で既に3Dプリントを採用している航空宇宙、防衛、R&Dセクターから来ています。

航空宇宙と防衛が先導しています。これらは低量・高複雑性パーツを必要とし、ラピッドプロトタイピングと厳格なセキュリティの恩恵を受けます。これら業界は新製造能力へ投資する専門知識とリソースを持っています。

今後数年でエレクトロニクス向け積層造形はどう進化すると見ますか？

機械設計と電気設計の境界が曖昧になりつつあります。主要CADベンダー——Autodesk、Solid Edge、SolidWorks——がEDA領域へ拡大し、統合設計ワークフローを可能にしています。未来の製品は機械的形態と電気的機能をシームレスに融合し、よりスマートでコンパクトなソリューションを創出します。

ウェアラブルとフレキシブルデバイスがこのトレンドを体現します：機械的特性が進化するにつれ、組み込みエレクトロニクスも進化しなければなりません。IoTブームが「愚かな」コンポーネントへのエレクトロニクス統合需要をさらに駆動します。

長期的には、最終パーツ製造、組立、さらには美的機能まで全生産チェーンを処理する3Dプリンターが登場し、別々の機械の必要性を減らすと予想します。

近-termでは、認知度向上とラピッドプロトタイピングでの実証済み価値により、エレクトロニクス向け積層造形が急速に成熟し続けます。数年以内に、エレクトロニクスのより大量生産が実現可能になると期待しています。

数十億デバイスがすでにエレクトロニクスを含む中、食品包装、自動車、医療インプラントへの新セクター展開が、より小さく、より複雑で、より機能的なコンポーネントを要求します。積層造形がこの進化のイネーブラーとなります。

何がNano Dimensionをこの分野のマーケットリーダーにしているのか？

ホビイスト向けメイカーグレードプリンターとは異なり、Nano Dimensionは設計から生産までワークフロー全体をカバーするターンキー・エンタープライズグレードソリューションを提供します。DragonFly Proは、機能的金属とポリマーを高解像度で同時プリントできる唯一の商用システムです。

Nano Dimensionは様々な垂直分野の企業と協業しています。技術が資産となった垂直分野とユースケースの例を挙げてください。

好例は航空宇宙・防衛、特にアンテナ開発です。アンテナは性能目標達成に多くの反復を要する悪名高い設計難易度です。Harris Corporationとの提携で、3Dプリントアンテナが従来製造品と性能匹敵しながら、迅速な反復と低コストツーリングを提供できることを実証しました。

アンテナは航空宇宙・防衛における重要アプリケーション領域です——積層造形が輝く低量・高複雑性パーツです。

大量生産はまだ焦点ではありません。積層造形は、信頼性と設計柔軟性が最重要視される複雑・低量コンポーネントのニッチで優れています。

防衛企業は厳格な秘密保持と限定的サプライヤー関与を必要とします。当社の社内プロトタイピング能力がそれら要件を満たし、重要・高価値コンポーネントへの積層造形を自然な選択肢にしています。

3Dプリントエレクトロニクス設計に課題はありますか？

従来の平面PCBでは、当社ソフトウェアが標準EDAツールとシームレスにインターフェースし、エンジニアが慣れ親しんだワークフローを継続可能です。しかし、ピラミッド形状基板のような非平面エレクトロニクス設計では、現在のEDAソフトウェアが三次元トレースをサポートしないため課題となります。

3D電子回路設計は、非平面形状をサポートするEDAツールの不在によって制限されています。機械CADツールが電気エンジニアによってこのギャップを埋めるために誤用されることが多々あります。

当社はSolidWorksアドインを開発し、プリントシステムと機械CADを橋渡ししました。SiemensやDassault Systèmesのような大手ベンダーも統合電気・機械設計スイートに取り組んでいます。

ハードウェア能力が拡大するにつれ、ソフトウェアエコシステムも徐々に追いつくでしょう。特に新しい設計パラダイムを要求する非平面設計では。

より一般的に積層造形において、業界がまだ直面している核心課題は？

一つのリスクは、積層造形が第二の誇大広告波に直面することです。業界はバズだけでなく、具体的な製造価値の提供に焦点を当てなければなりません。

主要課題には、材料選択肢の拡充——より強力なポリマー、より広範なプリント可能金属、機能性誘電体——と、トレーサビリティ、IP保護、品質保証の業界標準確立が含まれます。成功は、積層造形を既存生産ラインへ統合し、スケールでの信頼性を証明することにかかっています。

積層造形が第二の誇大広告波に陥らないことへの自信は？

大手経験豊富企業の採用拡大と明確で実証可能なROIにより、積層造形が信頼できる生産技術へ成熟すると楽観視しています。

積層造形導入を検討しているが、どこから始めればよいかわからない企業へのアドバイスは？

明確な目的定義と、用途に適した材料と機械の適切な組み合わせ選択から始めてください。サービスビューロと早期に関わり、利用可能技術のスペクトラムを理解してください。「積層造形」は単一技術ではないことを覚えておいてください。各材料とプリンターは独自の能力を提供し、適切なマッチングは固有ニーズに依存します。

最後に、2019年Nano Dimensionにとって何が待ち受けていますか？

継続的な製品発表と、機械積層造形で見られたモメンタミを反映し、潜在的に超える3Dプリントエレクトロニクスのより広範な市場採用を予期しています。

画像提供：Nano Dimension. 詳細はこちら： https://www.nano-di.com/