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3Dプリンタ Insight

3Dプリンターによるサステナブルなモノづくり

レンテックインサイト編集部

3Dプリンターは従来のものづくりを大きく変える技術と認識されていますが、環境に優しい技術としても注目されることがあります。SDGsの達成に向けた取り組みが世界中で進んでおり、今後はサステナブルなものづくりが求められる時代です。製造業各社はさまざまな施策を取っていますが、3Dプリンターの活用も効果的であると期待されています。

本記事では、3Dプリンターがサステナブルなものづくりの実現に役立つと考えられている理由について解説します。

3Dプリンターは無駄な生産や消費を減少させる

3Dプリンターの活用によって、無駄な生産や消費を減少させることができます。環境問題への意識が高まっているこれからの時代では、環境に配慮しつつ工法を選択することが求められるようになるでしょう。

3Dプリンターはその工法上の特徴から、主に次のような理由で環境に優しいと考えられています。

  • 多品種少量生産への切り替えができる
  • 輸送コストを削減できる
  • 材料のロスを削減できる

なぜ3Dプリンターが環境に優しいのか、詳しく見ていきましょう。

多品種少量生産への切り替えができる

3Dプリンターを活用することで、従来の大量生産から多品種少量生産への切り替えができます。3Dプリンターでは、3DCADデータなどの設計情報をもとにして、樹脂や金属の材料を一層ずつ積み重ねながら立体物を造形していきます。3DCADデータさえあれば必要なときに必要な量の製品を作れるのが、3Dプリンターによるものづくりの特徴です。

従来のものづくりでは、単一の製品をまとめて作れば製造コストが安くなるため、大規模な生産ラインを構築して大量生産するのが主流でした。しかし、大量に生産したものが売れ残ってしまうと廃棄せざるを得なくなり、作るのにかかった資源が無駄になります。特に最近では消費者のニーズが多様化しているため、単一の製品を大量に作っても無駄になる可能性が高くなっています。これからのものづくりでは、消費者のニーズに合わせた多様な製品を少しずつ作る多品種少量生産への切り替えが加速していくでしょう。

そして、3Dプリンターは多品種少量生産に適した工法です。顧客の要望に合わせて3DCADデータを編集し、造形をすれば製品になります。無駄な製品を作って資源を無駄遣いすることもありません。2021年現在では、3Dプリンターは試作開発向けでの導入が多く、最終製品を作るのに使用しているのは限られた業界のみです。しかし、今後3Dプリンターの技術が進化してあらゆる業界で使用されるようになれば、無駄のない生産で環境への負荷軽減に役立つと期待されています。

輸送コストを削減できる

3Dプリンターでものづくりをすることで、輸送コストを削減できます。3Dプリンターで使用する3DCADデータを送付すれば、実際の製品を輸送しなくても現地で製品を作れるためです。それによって輸送にかかるコストや排気ガスの排出を削減する効果があります。

また、コロナ禍で課題が明らかになったように、何らかの理由でサプライチェーンが寸断されると従来の工法では大きな影響を受けます。しかし、製品を輸送しなくてもよい3Dプリンターであれば、その影響を最小限に抑えられます。

材料のロスを削減できる

3Dプリンターは無駄の少ない工法であり、材料のロスを削減できます。
3Dプリンターの用途で多い試作品の製作は、従来は切削加工で行われるのが主流でした。しかし、切削加工は製品より大きい材料から不要な部分を削り取っていく工法です。削った部分を回収して再利用できる場合もありますが、どうしても回収できずに廃棄する部分が発生してしまいます。小さな取り組みではありますが、試作品を3Dプリンターで作ることで環境への負荷軽減につながると考えられます。

3Dプリンターの活用で軽量化を実現できる

また3Dプリンターを活用する大きなメリットとして、軽量化を実現できることが挙げられます。

例えば、ある航空機メーカーでは、もともと別工法で作っていた部品を3Dプリンター製の部品に置き換えることで軽量化を実現し、20%以上の燃費向上に成功した実績があります。

3Dプリンターは従来の工法に比べて実現できる形状の自由度が高く、複雑な形状の製品であっても一度の造形で作れます。上記の例は、3Dプリンターで部品を作ることで従来の構造を大幅に見直すことができたからこそ実現しました。

航空業界では他にも、もともと20部品を組み合わせていた部品を3Dプリンターで作った一体型の部品に置き換えることで、重量を30%近く削減できた事例もあります。

航空機を飛ばすのにかかるエネルギー量は非常に大きいですが、軽量化によって燃費を向上させれば、その分だけエネルギー消費量を削減できます。作れる形状の自由度が高い3Dプリンターを活用することで、航空機だけでなく船舶や自動車といった他の輸送手段の燃費向上も図れるかもしれません。

3Dプリンター向けのサステナブルな材料が増加している

環境への意識が高まるにつれて、3Dプリンター向けで環境に配慮したサステナブルな材料が増加しています。

例えば、プラスチックごみを原料にした再生プラスチックや植物由来のバイオプラスチックが3Dプリンターの材料として実用化されました。上述した通り、3Dプリンターでのものづくりには無駄が少ないため、環境に配慮した材料を選択することでより環境への負荷を軽減できると考えられます。

また、最近では建築業界での3Dプリンターの活用も注目を集めるようになりました。先進的な取り組みとしては、粘土や土で住宅を建てることで木材の使用量を減らし、森林伐採を抑制するというものがあります。住宅としての強度に課題はあるものの、地球温暖化の原因である二酸化炭素を吸収してくれる森林を守ろうとするのは非常に重要なことです。

製品に求められる機能を満たしつつ、できるだけ環境に配慮したサステナブルな材料を選定することも、これからの製造業には求められるようになると考えられます。

サステナブルな社会の実現に3Dプリンターが貢献する

3Dプリンターは環境に優しいものづくりの技術としても認識されるようになりました。大量生産による大量廃棄をなくしたり、無駄なエネルギー消費をなくしたりするためには、3Dプリンターの活用が効果的です。まだまだ導入企業が少ない状況ではありますが、3Dプリンターのさらなる普及に期待したいところです。

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