3Dプリンティングの未来を形作る10の専門家予測

2019年は3Dプリンティングにとって画期的な年となりました。この技術は試作から工業生産へと急速に移行し、現代の製造エコシステムの中核要素となりました。

この急速に変化する業界の動向を追うのは容易ではありません。そこで過去1年間にわたる30件以上の専門家インタビューを精査し、今後10年間のアディティブ・マニュファクチャリング（AM）を定義する最も重要なトレンドを抽出しました。

1. 3Dプリンティングが本格的なシリアル生産へ

「アディティブ・マニュファクチャリングは非常にエキサイティングな時代を迎えています。なぜなら、それが徐々に主流になりつつあるからです。」

アンディ・カランビ氏、Rize CEO
3Dプリンティングは試作の域を超えました。現在、自動車、消費財、工具などの分野で、企業がこの技術を生産ラインに統合しています。調査対象企業の51%がすでに3Dプリンティングを量産部品に使用しています（Sculpteo「2019 State of 3D Printing」レポート）。
フォルクスワーゲン、BMWなどの自動車メーカーはすでに3Dプリント部品を採用しており、BMWは最近、i8ロードスター向けの100万個目の3Dプリント部品を製造したことを発表しました。現在の生産量は控えめですが、プリント部品の種類と頻度は今後劇的に拡大する見込みです。

「我々は転換点に達しつつあり、実際に生産に投入される部品数が増えています。5年後には、かなり規模を拡大し、数百台のシステムを導入して長期契約で部品を生産する受託製造業者が多数現れるでしょう。」

ザカリー・マーフリー氏、VELO3D テクノロジーパートナーシップ担当VP
スケーリングの鍵は、デスクトップ・メタル、3DEO、ExOne、HP、GEなどが提供する次世代メタル・バインダージェッティングの登場です。これらのシステムは、ハードウェアと材料のコストを抑えながら高スループットを実現し、メタル・バインダージェッティングを従来の製造工法に対するコスト競争力のある代替手段として位置づけています。3Dプリンティングが切削加工や射出成形に取って代わることはありませんが、従来工程と並行して稼働できる実用的な生産手法へと進化しています。

2. 設計ソフトウェアがアディティブ・マニュファクチャリングとシームレスに統合

「重要なトレンドの一つは、AM向け設計ソフトウェアツールの開発です。次のステップは、それらが一般的なCADソフトウェア製品に完全かつシームレスに統合されることです。」

テリー・ウォーラーズ氏、Wohlers Associates 代表取締役社長
アディティブ・マニュファクチャリング向けの設計は、従来工法に慣れたエンジニアにとって依然として困難です。多くのCADツールは、勾配材料、ラティス構造、多孔質モデリングにまだ最適化されていません。Autodesk Netfabbのように、STLファイルの修復、サポート生成、ラティス作成、メタル部品のシミュレーションを行う統合ソリューションが、このギャップを埋めています。PTCのCreo 6.0は、ジェネレーティブ・デザイン企業Frustumの買収により、エンド・ツー・エンドの設計とビルド準備を提供します。これらの進歩により、イテレーション・サイクルが短縮され、AMフレンドリーな設計がデフォルトのワークフローとなり、導入が加速するでしょう。

「特定のプロセスに適した部品設計を支援するソフトウェアツールがさらに増えるでしょう……これらの進展により、特に生産向けプリントが目標の場合、必要なイテレーション回数を削減できます。」

グレッグ・ポールセン氏、Xometry アプリケーション・エンジニアリング担当ディレクター

3. 教育がより広範な導入の鍵

「スキルの観点から言えば、イノベーションは人とテクノロジーの両面にかかっています。それを採用する人材なしに先端技術を推進しても意味がありません。」

レバンス・ムルゲサン氏、Carbon Performance マネージング・ディレクター
業界現状調査では、サービス・ビューローにとって最大の障壁は教育不足であると特定されました。試作は容易ですが、生産への移行には設備投資と深い技術知識が必要です。この専門知識がないと、企業はビジネス・ケースを構築できず、技術の真のポテンシャルを引き出せません。

「労働力の要素が今、極めて重要です。技術を十分に理解し、戦略を立てて必要な成果を引き出せるエンジニア、マネージャー、経営幹部が不足しています。」

ジョン・バーンズ氏、The Barnes Group Advisors 代表

「業界は、アディティブ・マニュファクチャリングで『できないこと』と、現在多くの人が活用している以上に『できること』が多い事実の両方を認識しつつあります。」

ハロルド・シアーズ氏、フォード・モーター アディティブ・マニュファクチャリング・テクノロジーズ技術リーダー
オンライン講座、ワークショップ、見本市などの教育イニシアチブが拡大しています。例えば、Barnes Groupはパデュー大学と提携し、エンジニア向けにAMの基礎を教えるオンライン講座を開始しました。Boyce Technologiesのように、3Dプリンティングの能力と限界を学んだ企業は、試作から大量生産への転換に成功し、現在では出力の90%を3Dプリンティングで賄っています。

4. 歯科分野が3Dプリンティングを主要生産手法として採用

「歯科では、理論上、生産手段の80%以上をアディティブ技術に転換する強力なケースが存在します。」

スコット・ダナム氏、SmarTech Analysis リサーチ担当VP
レジンベースの技術（SLA、DLP、マテリアル・ジェッティング）はすでにクラウン、ガイド、アライナーを製造しています。SmarTechのレポートによると、歯科向け3Dプリンターの販売台数は2025年までに工作機械を上回り、2027年までには歯科修復物の主要生産手法になると予測されています。レジン・プリンターの平均価格は5,000ドルで、認定歯科用レジンと互換性があります。FormlabsとEnvisionTECはそれぞれ5〜13種類の歯科専用材料を提供しています。

「歯科ケアや歯科修復の分野で、3Dプリンティングが主要ツールの一つになりつつあるのがわかります。口腔内スキャンからワークフロー、プランニングまで、デジタル・スレッドがラボだけでなく歯科医院でもほぼ完成しています。」

アビ・ライヒェンタール氏、XponentialWorks 創業者

5. アディティブ・マニュファクチャリングがよりスマートに

「機械学習プロセスの一部は、高い再現性を導入し、ユーザーが性能をより容易に予測できるようにすることです。」

ジョシュア・マーティン氏、Fortify CEO
センサーと機械学習アルゴリズムを搭載したスマート・プリンターが登場しています。溶融プール温度、造形寸法、表面仕上げをリアルタイムで監視し、予測分析によって欠陥を事前に検知します。VELO3D、EOS、MIT発のスタートアップInkbitなどが先駆者であり、カメラベースの検査と自動補正をマシンに統合しています。これらの技術の普及により、再現性が向上し、造形失敗が減り、品質保証が効率化されるでしょう。

「インプロセス制御があれば、プロセス内の欠陥にほぼ即座に対応できるため、これがAMの『聖杯』だと思います。」

イヴ・ハゲドルン氏、Aconity3D マネージング・ディレクター

6. サービス・ビューロー市場の継続的拡大

サービス・ビューローはAMの発展に不可欠です。このトレンドは、メタルAM、医療、その他のニッチ分野への専門化、そして統合された後処理と設計サービスの必要性によって推進されています。

「AMの特定分野で比類なき専門知識を育めるスペシャリストは、その専門性への投資に見合うリターンを得られるでしょう。」

スコット・ダナム氏、SmarTech Analysis リサーチ担当VP

「今後数年間で多くのM&Aが発生するでしょう……大手3Dプリンティング材料メーカーが、自社材料をプロモートするためにサービス・ビューローを買収する可能性があります。」

ジョナサン・ウォーブリック氏、Graphite Additive Manufacturing ビジネス開発マネージャー

最近の買収事例として、SandvikのBeam-ITへの出資や、3D HubsやXometryのようなMaaS（Manufacturing as a Service）プラットフォームの急成長が挙げられます。これらのプラットフォームはエンド・ツー・エンドの製造サービスを提供し、工場側のマーケティング負担を軽減しつつ、顧客に多様な生産ニーズへのワンストップ・ショップを提供します。

「MaaSは『ウィンウィン』です。工場はマーケティング不要で仕事を得られ、顧客は多くの製造技術をワンストップで発注できます。」

グレッグ・ポールセン氏、Xometry アプリケーション・エンジニアリング担当ディレクター

7. メタル3Dプリンティングのさらなる成熟

「メタル3Dプリンティングに関しては、まだ表面をかじったに過ぎません。」

スコット・ダナム氏、SmarTech Analysis リサーチ担当VP
メタルAMは高成長分野ですが、その全ポテンシャルは未開拓です。焦点は先進材料、高い稼働率、厳格な品質管理へとシフトします。EOSが2019年にステンレス鋼CX、アルミニウムAlF357、チタン合金2種の4つの新メタル合金を発表したことは、この軌道を示しています。信頼性の高い試験と認証プロセスは、特に自動車、航空宇宙、エネルギー分野でのより広範な産業採用に不可欠です。

「品質管理、つまり品質要件を理解し、部品を検証できることは、今後大きな差を生むでしょう。」

ダグ・ヘッジズ氏、Sintavia 社長
生産量が増えるにつれ、業界全体で一貫した部品品質を確保するため、標準とベストプラクティスへの協力が不可欠になります。

8. コンポジット3Dプリンティングが巨大な市場機会を提示

「コンポジット分野はおそらく3Dプリンティングで最も新しいセグメントです。課題もありますが、大きな機会もあります。」

ジョシュア・マーティン氏、Fortify CEO
コンポジット分野は今後10年で約100億ドルに達すると予測され、航空宇宙、自動車、石油・ガス、産業製品向けに軽量・高強度部品を製造できることが牽引役です。現在のコンポジット製造は労働集約的で遅いですが、アディティブ・マニュファクチャリングならコストとリードタイムを大幅に削減できます。

「現在のコンポジット製造は労働、リソース、資本の面から非常に集約的であり、大量生産にはスケールしません。」

ウィーナー・モンデシール氏、Arevo 共同創業者兼CTO

Markforged、Arevo、Fortify、Impossible Objects、Thermwoodなどの企業がコンポジットAMへの移行を加速しています。Fortifyの1,000万ドルシリーズA資金調達とArevoのバイクフレーム生産は、この分野の急成長を物語っています。

9. 自動化がアディティブ・マニュファクチャリングの中心に

自動化（ハードウェア、ロボティクス、センサー、ソフトウェア）が次のフロンティアです。造形ボックスのハンドリングとコンピュータ・ビジョン検査のためのロボティクスを組み合わせた統合生産ユニットがすでに市場に出ています。Digital Metalのロボット・ビルド・ボクシング・ソリューションとJabilの自動後処理ワークフローがこのトレンドを示しています。

「後処理の自動化は注目すべき主要分野の一つになるでしょう。なぜなら、真のステップ・チェンジは後工程を自動化する能力にあるからです。」

ニール・ファン・エス氏、Parts on Demand 創業者

自動化された後処理とデジタル・ワークフロー管理の組み合わせにより、連続的で量産対応の生産が可能になります。これは本格的な製造に不可欠です。

10. アディティブ・マニュファクチャリングの競争環境が激化

「今後数年で、かなり混雑した分野から多くの競争的カオスが生じるでしょう。」

スコット・ダナム氏、SmarTech Analysis リサーチ担当VP
AM市場には現在80社以上のプリンター・メーカーが存在し、その多くは過去10年間に参入しました。新規参入者はレガシーの制約なしにイノベーションに注力できるため、既存大手を飛び越える可能性があります。これにより、Ultimakerや3D HubsのようにB2Bフォーカスを明確化するリブランディングの動きが加速しています。

「イノベートするか、蒸発するかの時代に生きています。つまり、ディスラプトするか、ディスラプトされるかです。」

アビ・ライヒェンタール氏、XponentialWorks 創業者

競争圧力は、独自の専門知識と明確なバリュー・プロポジションによる差別化を企業に迫り、セクター全体の持続的な成長とイノベーションを促進します。

トレンドが示すAMの明るい未来

「アディティブ・マニュファクチャリング業界はその約束を果たすだろうと思います。」

サイモン・フリード氏、Nano Dimension 共同創業者
先進ハードウェア、インテリジェント・ソフトウェア、新材料、拡大するアプリケーションの融合は、3Dプリンティングがまた一つの主流製造技術になることを示唆しています。歯科分野は特に、アディティブ・マニュファクチャリングへのほぼ完全な移行の瀬戸際にあり、他分野も認識と能力の向上に伴い追随するでしょう。

「デジタル・マニュファクチャリングが本格的な製造のソリューションとしてインパクトを与えるのを、本当に目にすることになると思います。」

フィリップ・デシモーネ氏、Carbon 共同創業者兼ビジネス開発担当VP

企業はこれらのトレンドを活かし、専門サービスの提供、スマート技術への投資、継続的なイノベーションの追求によって成功を掴む必要があります。アディティブ・マニュファクチャリングの未来は、デジタルで、スマートで、本格的な生産規模です。

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