積層造形（3Dプリンティング）が変革する8つの主要産業

積層造形（AM）、別名3Dプリンティングは近年急速に進化しました。新たな産業がこの技術を取り入れ始め、ビジネスへの多様なインパクトを発見しています。積層造形技術は急速に進化し続け、新たな応用が開発されています。これらの新プロセスと、チタン、鋼、多様なプラスチックなど生産グレード材料の拡充により、幅広い能力が実現されています。

これら積層造形の応用により、多数の産業が開発・製造コスト削減、生産性・スピード・イノベーション・市場投入までの時間短縮を実現可能になりました。廃棄物を減らしながら、新たな構造と形状の創出も可能です。積層造形の恩恵を受ける8つの産業と、この技術の未来についてご覧ください。

クイックリンク

• 積層造形とは？
• 2021年の積層造形市場規模は？
• 積層造形の恩恵を受ける主要産業
• 積層造形のメリットをさらに知りたい方へ

積層造形とは？

積層造形、別名3Dプリンティングとは、デジタル3DまたはCADモデルから三次元オブジェクトを作成するプロセスです。名前が示す通り、材料を層ごとに積み上げてオブジェクトを作成します。使用材料には金属粉末、プラスチック、セラミックが含まれます。積層造形は、機械加工、切削、旋削、成形、フライス加工などの「除去型」製造プロセスを補完し、場合によっては完全に置き換えることができます。

積層造形プロセスでは、CAD（コンピュータ支援設計）ソフトでオブジェクトを設計するか、印刷対象オブジェクトをスキャンします。ソフトウェアがスキャンデータを、3Dプリンティングマシンが層ごとに追従する精密なフレームワークに変換します。

2021年の積層造形市場規模は？

積層造形の進歩によりこのプロセスがこれまで以上にアクセスしやすくなるにつれ、ますます多くの産業が3Dプリンティングを業務に導入しています。現状では、積層造形技術はグローバル製造業全体において極めて破壊的な力となりつつあります。世界の積層造形市場規模は2028年に306億ドルに達すると予測されています。他のレポートでは年率14.4%の高成長を見込んでいます。2027年までに製造業が総市場シェアのほぼ33%を占めると予想されています。

この急成長の原動力は、企業が試作用途から部品・コンポーネント・アクセサリーの効率的な量産へシフトできる積層造形技術の能力です。AM技術の進歩と各産業での採用拡大により、市場は継続的に拡大すると見込まれます。

積層造形の恩恵を受ける主要産業

積層造形の新たな応用が利用可能になるにつれ、より多くの産業がAM技術を取り入れています。ここ数年では不可能だった積層造形応用を開発・生産している主要産業を紹介します。

航空宇宙

常に最先端を走る航空宇宙産業は、積層造形の早期採用者です。航空宇宙企業は製造業で最も厳格な基準を満たす必要があり、部品・コンポーネントは最高性能材料で作られる必要があります。AMを用いることで、エンジニアは複雑で高強度な部品を設計しつつ、より効率的な形状をプリントし、大量の不要材料を排除することで、航空宇宙コンポーネントの軽量化を実現できます。これにより、燃料消費削減、CO2排出削減、コスト削減（ひいては航空運賃の低減）が可能になります。

自動車

航空宇宙と同様、自動車産業も常に新しいデザインで革新を目指し、製品は高速・過酷条件にさらされます。AMにより、これら条件に耐える複雑で高品質な部品を開発し、安全性を向上できます。迅速な試作により、耐水性や高温耐性などのテストが可能になり、車両品質が向上します。さらに、3Dプリンティングにより部品統合が可能になり、在庫削減と、単一部品での修理・メンテナンスを実現します。航空宇宙と同様、AM技術でラティス構造をプリントすることで、車部品を可能な限り軽量かつ空力的にできます。

自動車産業における3Dプリンティングの実例として、ポルシェが希少クラシックカーの部品を3Dプリンターで供給しているケースがあります。コレクターにとって入手困難な廃盤部品を、3Dプリンティングで造形可能にしています。

消費財

コンセプトから完成まで製品を導くマーケティングチームにとって、最大の時間を要するのが設計です。製品を完璧にするため、コンセプトをステークホルダーに証明し、最終的に消費者を満足させる製品を届けるため、多くの時間をプロトタイプ作成に費やします。

AMを取り入れることで、マーケティングチームは製品のイテレーションをより速く開発し、必要に応じて設計を迅速にピボット（方向転換）できます。積層造形がビルドボリュームと速度で進歩し続けるにつれ、より多くの消費財がAM技術で迅速かつ効率的な量産需要に対応できるようになるでしょう。

エネルギー

電力停止、サージ、スパイクは、労働ダウンタイムと生産性・データ損失により、米国経済に年間1,500億ドル以上の損害を与えると推定されています。積層造形を用いることで、エネルギー分野は軽量・効率的・環境に優しく、かつ極限条件に耐えるコンポーネントを創出できます。さらに、AM技術により、水中やその他過酷環境で使用されるカスタマイズ部品向けの耐食性金属材料の開発が可能になります。

優れた製品開発の可能性に加え、エネルギー産業でのAM採用は、より新しく軽量な材料の活用を意味します。AM技術により製造コスト40%削減、市場投入期間3分の1短縮が可能なため、エネルギー産業は今後積層造形への投資を大幅に拡大すると予想されます。

インフラストラクチャ

3Dプリンティングだけで作られた橋を歩く想像をしてみてください。まもなく現実になるかもしれません。実際、オランダでは世界初の3Dプリント歩行者橋が2018年に公開されています。溶融鋼を積層ロボティクスで層ごとに積み上げて造形された構造物で、長さ約12メートル（約40フィート）です。

建設市場での積層造形は拡大し、業界に新時代をもたらしています。Transparency Market Researchの調査によると、インフラ分野での3Dプリンティングは2027年までにCAGR33%で拡大すると予測されています。プリント材料をインフラ建設やビル建設で精密に層ごとに適用できるため、AMは材料廃棄を削減し、建設を可能な限りコスト効率よくします。

さらに、3Dプリンティング技術により、材料が精密にプリントされるため複雑な設計構造が可能になり、施工ミスや設計不良によるインフラ事故の可能性を低減します。日常的な橋梁建設で3Dプリンティングが採用されているわけではありませんが、業界拡大に伴い将来性は大いにあります。最近の報告では、全米橋梁の3分の1以上が大規模修繕または架け替えを必要としており、近い将来業界が急拡大する可能性があります。

医療・製薬

積層造形は医療産業に革命をもたらし、かつてのSFを新たな現実に変えました。この技術は、医師、患者、研究機関にブレイクスルーを届けています。耐久性のある義肢、実物大の解剖モデル、手術グレードのコンポーネントなど、医療分野で既に成功裏にプリントされた驚くべき多様なオブジェクトは、この技術が近未来のヘルスケアに秘める潜在力を垣間見せます。

例えば、積層造形により、多様な基材から個別にカスタマイズされた3Dプリント歯科器具・デバイス（義歯、クラウン、インビザライン等）の構築が可能です。現在、デジタルデンティストリー向け3Dプリンティング市場は25億ドルと評価され、成長が続くと見込まれています。また、よりフィット感の高い補聴器を大量生産し、ユーザーの快適性を最大化することも可能です。

最新の継続プロジェクトの一つは、研究者が積層技術でヒト胚性幹細胞をプリントすることです。これにより、薬物試験用組織の作成や代替臓器の育成、火傷や損傷した皮膚の置き換え用皮膚のプリント、がん細胞のプリントによる新薬研究・試験が可能になります。ウェイクフォレスト再生医療研究所所長のアンソニー・アタラ医師は、臓器プリントに取り組んでおり、臓器プリントが移植に取って代わる日が来ると信じています。

食品（食用製品）

積層造形は食品産業を揺るがす潜在力を秘めています。現在のところ食品産業でのゲームチェンジャーとは言えませんが、食用AMプリントには豊かな機会があります。現時点では、チョコレートやピザさえ3Dプリント可能です。

バインダージェッティングは、3Dプリント食品生産の一般的手法の一つです。金属粉末やポリマーの代わりに結晶糖を用い、レストラン、ベーカリー、ホテル向けに複雑で精密な砂糖彫刻を設計・作成します。食用積層プリントは、キャンディ・菓子メーカーにブランディング機会を提供します——3Dプリンティングでロゴや写真を精密に描画できるためです。

また、食用食品での積層造形が、食事療法向け独自フードフォーミュレーションの創出、到達困難な場所への簡易配送、カスタマイズ医療・栄養サプリメントの実現につながる可能性もあります。

スポーツ

スポーツ・ゲーム製造の世界は、ファッション、ギア、アクセサリーの創出において3Dプリンティングの影響を受けています。米国だけでスポーツ用品産業は年間約450億ドル規模であり、積層造形には多くの利点があります。3Dプリンティングによりカスタマイズとパーソナライゼーションが可能になったため、スポーツ用品メーカーはアスリートの正確な採寸に合わせたパーソナライズド機器を開発しています。スポーツ用品をより軽量に、かつ同等以上の強度で製造することも可能です。

積層造形は、より強靭な材料と複雑な幾何学設計により、より優れた安全ギアの機会も提供します。フットボールヘルメットメーカーは常にヘッドトラウマ予防のため設計改良を模索しています。3Dプリンティングのラティス構造造形能力により、最終製品は軽量であるだけでなく、物理的ヘルメットのより安全な圧力分布を実現します。アスリートの正確な頭部形状に合わせたカスタマイズ能力と合わせ、3Dプリンティングは優れたヘルメットを生み出せます。

アディダスからナイキまで、フットウェア企業は積層造形を活用し、より良いグリップとフィット感、優れたインソールとアウトソールを実現するカスタムフィットシューズを創出しています。完全3Dプリントシューズはまだ市場にありませんが、現在多くのアスレチックシューズの製造に3Dプリンティングが関与しており、この産業での成長が続くでしょう。

 

積層造形のメリットをさらに知りたい方へ

積層造形は、あらゆる規模の製造業者にとってゲームチェンジャーです。より速く、安く、しかし生産廃棄物は少なく、より高精度に製品を創出できます。大きな視点で見れば、AMは医療ブレイクスルーからより安全な輸送・道路まで、日常生活を送るアメリカ人の暮らしも変えつつあります。

貴社ビジネスを今日から積層造形で成長させましょう！ どこから始めればよいかお悩みなら、今すぐエキスパートにお問い合わせください！ CMTCは、中小製造業者が持続的かつインパクトのある成長につながるソリューションへたどり着けるよう支援します。