3DEO社長Matt Sand氏：インテリジェントレイヤリングが大量生産メタル3Dプリンティングを実現する仕組み

ほとんどのメーカーにとって、大量生産メタル3Dプリンティングの実現は成功のベンチマークです。2016年創業の3DEOは、特許取得済みのインテリジェントレイヤリング技術がこのベンチマークを現実のものにしたと主張します。

独自のアディティブプロセスを活用し、ロサンゼルス拠点の同社は金属3Dプリントパーツの大量・反復可能・自動化生産を提供。社長Matt Sand氏に技術の優位性と従来製造とのコスト比較について聞きました。

3DEOについて教えてください

3DEOはインテリジェントレイヤリングを先駆けました。これはバインダージェッティング派生技術で、共同創業者Matt Petros氏とPayman Toabi氏（ともにバインダージェッティング科学の博士号保持者）によって開発されました。彼らの専門知識により、低コスト・高反復性パーツを提供する独自の大量生産向けプロセスが創出されました。

博士課程修了後、チームはインテリジェントレイヤリングを設計——大量生産に特化した独自システムで、卓越した反復性とコスト効率を提供します。

インテリジェントレイヤリングはバインダー・焼結プロセスとして動作しますが、3DEOは従来のバインダージェッティングと異なり、インクジェットノズルではなく独自のスプレーシステムを採用。これにより一般的なインクジェット制約を排除し、バインダー堆積の柔軟性を向上させています。

3DEOのインテリジェントレイヤリングプロセスの仕組み

インテリジェントレイヤリングは3ステップのワークフローに従います：

1. 標準MIM金属粉末の薄層をビルドプラットフォーム全体に敷く。
2. 独自スプレーシステムでバインダーを層全体に噴霧。
3. CNCエンドミルが各層でパーツ形状を精密に削り出す。

この層ごとの切削アプローチにより、現在±0.002インチ/インチ（約50μm）という卓越した寸法精度を実現。3DEOはアディティブマニュファクチャリング手法の中で最も厳しい公差を提供すると考えており、将来のハードウェアで更なる公差縮小を目指しています。

反復性も重要な利点です。プロセスに劣化ステップがないため、1万個目のパーツが最初のパーツと同品質・同寸法を維持します。

コンポーネント設計を習得し、バルク焼結時の収縮を考慮すれば、プロセスは堅牢で反復可能であることが証明されています。

完全自動化は戦略的優先事項。ビルド後除去とハンドリングの手作業を排除することで、3DEOはコストを劇的に削減し、従来製造と同等の価格構造を実現しています。

現在、3DEOの小型複雑ステンレス部品のコスト構造は従来手法と同等。数万個規模の受注を獲得し、28,000個ランの生産を開始したばかりです。

3DEOは最高水準の大量生産メタルアディティブメーカーの一つです。来年には数十万個規模の受注を見込んでいます。

生産プロセスの自動化をどう実現したか？

市販3Dプリンターとは異なり、3DEOの社内開発によりソフトウェア、ハードウェア、材料を完全制御し、ワークフロー全体にわたる自動化のシームレスな統合を可能にしています。

プリンターを販売しない決定は意図的な戦略か？将来変わる可能性は？

プリンター非販売は意図的な選択です。エンドユースコンポーネントでは、プリンターは生産チェーン全体の約15-20%しか占めません。3DEOはマシンだけでなくプロセス全体を提供することに注力しています。

したがって、3DEOの戦略はバリューチェーン全体を所有することにあります。従って、プリンターの商用化に関する現在の計画はありません。

現在最も需要が多い業界は？

小型複雑パーツは複数セクターで価値があり、3DEOは航空宇宙、医療、産業機器市場に対応しています。

メタル3Dプリンティングのメリットは？

金属射出成形（MIM）と比較して、3DEOは同等または優れたコストと品質を提供。MIMパーツが96-97%密度であるのに対し、3DEOパーツは99%以上の密度を達成。

MIM金型は6桁ドルコストと4-6ヶ月を要し、機能的な金型が得られるまで複数回のイテレーションが必要——最初のパーツが生産される前にコストが発生します。

対照的に、3DEOプロセスは1-2週間で同等コスト・品質でパーツを提供し、比類なき設計自由度を付与します。

プロトタイプと量産パーツが同一マシンで製造されるため、プロセス再認定が不要で、バリデーションを合理化し市場投入までの時間を短縮します。

従来製造と並行して3Dプリンティングが果たす役割は？

3DEOは従来手法に対する3Dプリンティングの2つの主要な役割を見ています：1) 従来手段では生産不可能なアディティブオンリー設計、2) アディティブ製造がコスト競争力を持つ複雑・少量パーツ。

GEなど業界リーダーがジェットエンジンコンポーネントと熱交換器をアディティブ技術で生産しており、複雑・高性能パーツの可能性を示しています。

小型・高複雑パーツ——CNCやMIMでも製造可能だが高い金型コストがネック——ではアディティブ手法が価格競争力を発揮します。

スタンピングが大量生産では無敵である一方、複雑コンポーネントではアディティブ、鋳造、CNC、MIMが主要競合となります。

5万個未満のボリュームでは、アディティブマニュファクチャリングが大きなシェアを獲得する態勢にあります。

3DEOは生産能力拡大と新マシン導入を発表しています。今後の意味合いは？

次世代ハードウェアが成熟し、3DEOは年内に日産20,000パーツへ能力拡大中。

レーザー溶融技術が日産200-300パーツに留まるのに対し、3DEOのスループットは大幅な飛躍を示しています。

今後5年のアディティブマニュファクチャリング進化予測は？

AMはハイプから主流生産へ着実に移行中。2012-2013年の初期ハイプサイクルが基盤を築きましたが、真の準備が整ったのは最近のことです。

技術、品質、継続的R&D投資の進歩が収束し、アディティブマニュファクチャリングをより広範な生産採用へと位置づけています。

金属AMにはジェットエンジン向け大型レーザー焼結から3DEOが注力する1インチ立方スケールまで多様な技法があります。分野の急速な成熟は心強いものです。

業界がまだ克服すべき最大の課題は？

品質保証が依然として最大のハードル。CNC、MIM、鋳造には成熟したQAフレームワークがありますが、アディティブマニュファクチャリングの新規プロセスには堅牢で検証済みの品質プロトコルが必要です。

2019年の3DEOの展望は？

2019年、3DEOは初の13,000平方フィート施設を建設中、50マシンまで拡張可能。年末までにほぼ完全自動化を予定、日産数万パーツを目指す。この成長が西ヨーロッパへの戦略的拡大を支えます。

詳細は 3deo.co で。