アディティブ製造（3Dプリンティング）の歩み：起源から未来のイノベーションへ

火の発見を除けば、どの技術も、成長と発展の時間を与えられるまで、製造業に意味ある形で貢献することはありません。コンピューターが好例です。現在の技術的洗練はコンピューターなしでは不可能であり、今や十代の若者が、アポロ月着陸に使われたコンピューティングパワーを超える手持ちデバイスで自撮りをしています。そう考えれば、3Dプリンティング（アディティブ製造、通称AM）がまだ約束を果たせていないのも、それほど驚くことではありません。

コンピューターの例に倣えば、コンピューターらしき最初の機械は、1800年代半ばにチャールズ・バベッジによって作られました。バベッジの「差分機関」の目的は、数学的表をより速く、確実に作成することでした。現代的なコンピューターに近いものが職場に登場するまで、さらに約100年を要し、家庭用PCが登場したのは1977年です。対照的に、3Dプリンティングが存在し始めたのは1986年、3D Systemsのチャック・ハル氏がテーブルトップコーティングを硬化させるUV光プロセスを開発中に着想を得て以来、わずか数十年です。

製造業におけるアディティブの爆発的普及

この技術は過去30年間、成長と発展を続けてきましたが、真の関心の爆発は、2012年の家庭用3Dプリンター登場によってもたらされました。それまで3Dプリンティングは、主に裏部屋や研究室でのラピッドプロトタイピングに限定されていました。MakerBotのような企業が、台頭しつつあったメイカームーブメントの時代精神を捉え、家庭用3Dプリンターを「究極の工作ツール」としてプロモートしました。技術の民主化という約束は多くのユーザーに魅力的に映りましたが、市販の家庭用3Dプリンターの多くは、パンチカードコンピューティングに例えられるようなもので、遅く、手間がかかりました。

家庭用3Dシステムへの消費者関心は増減を繰り返しましたが、産業用途での応用は着実に前進してきました。最も熱心な初期採用者の一つがGEです。趣味の人々が、このエキサイティングな新技術の課題を理解せずに飛びついたのとは異なり、GEは早期に、タイムリーなROIを得るには3Dプリンティングの専門家が必要だと気づきました。

この認識から、GEは2012年にモリステクノロジーズという3Dプリンティング企業を買収しました。より正確には、この買収によってAMの専門知識がGEアビエーションに加わり、そこですぐにLEAPジェットエンジン用燃料ノズルの3Dプリンティング製造法の開発に活かされました。概念実証テストを経て、GEはレーザー焼結というAMプロセスをノズル製造に採用し、3Dプリンティングの2つの基本原則を発見しました。

柔軟性とコスト削減

第1の原則は、3Dプリンティングが史上最も柔軟な製造プロセスである可能性があることです。従来は、製造のしやすさも考慮して部品を設計していましたが、3Dプリンティングでは部品がデジタル環境で生まれ、主眼は機能性に置かれます。従来工法では不可能、あるいは極めて高コストだった、極めて複雑な内部形状を持つ部品を、日常的に製造できるのです。GEのノズルは、オーバーハングと内部構造を一度のビルドで製造し、複数部品の製造と組み立ての必要をなくしました。

第2の原則は、3Dプリンティングはコストを削減することです。GEのノズルでは、削減効果は二重です。一度のビルドで製造されるため、AMを使えば時間を節約できます。AMプロセス自体は遅いかもしれませんが、複雑な部品を24時間以内に製造可能で、従来の「複数の小部品を製造し組み立てる」方法に比べれば驚異的な速さです。組立工程の削減、大幅な機械加工の削減、サプライチェーンの簡素化または排除によって、時間短縮が積み重なります。

さらに、3Dプリンティングで製造されたノズルは、大幅な材料コスト削減を実現します。従来の切削加工では、部品製造に必要な材料の最大90%がロスになります。これは、チタンなど高価な材料を常用する航空宇宙産業では特に深刻です。一方、3Dプリンティングでは材料廃棄を10%未満に抑えられます。

未来へ

投資家の不確実性から、一般大衆の目には3Dプリンティングが好ましくないものと映っている今、GEはさらに注力しています。2012年のAM参入以来、GEは3Dプリンティングの研究開発にさらに数百万ドルを投資し、オーバーンに30万平方フィートの大量AM工場を建設、ピッツバーグ郊外には添加製造技術推進センターを設置しました。毎年、システムはより速く、より大型化し、または解像度が向上しています。3Dプリンティング技術が進歩し続ける中、GEはすでにあらゆる改善の恩恵を受けられる体制を整えています。他社が追随するのは時間の問題です。

その他の参考情報：

3Dプリンティングと中小企業

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アディティブを活用する企業

業界事例

特別協力：
製造業界のフリーライター、ジョン・ニューマン氏。