Stratasys（ストラタシス）社は世界トップシェアを誇る3Dプリンターをはじめとするソリューションプロバイダです。 最近は認知度があがってきた3Dプリンターですが、エンタープライズ市場でも熱い視線が注がれています。 そこでストラタシス社の日本法人である株式会社ストラタシス・ジャパンを訪問し、ものづくりにおける3Dプリンター最新動向について営業部セールスマネージャの助川 尭章氏に伺いました。

世界をリードする3Dプリンターメーカー、ストラタシス社が目指すもの

旧ストラタシス社は1988年創業、合併を経て今年で30周年を迎えます。新しいテクノロジに思える3Dプリンターですが、製造業界ではかなり前から製品の試作開発に使用されてきました。 しかし「当時は設備については企業秘密で、3Dプリンターを使用していることを公表する企業が少なかった」と助川氏は振り返ります。

しかし2013年ごろからの3Dプリンターブームによって認知されるようになったことで、事例を共有する企業が出てきました。 3Dプリンターのメリットを最大限に使いこなし、新しいアイデアを生み出す企業が増えてきたのです。

その流れを受け、ストラタシス・ジャパン社では2013年より毎年ユーザーフォーラムを開催しています。 世界での最新業界動向や活用事例を共有し、ユーザー企業と共に日本のものづくりの製造プロセスを革新するべく取り組んでいます。

全方位をカバーするストラタシス社製品

3Dプリンターの適応分野として、「Shared Office」「Enterprise/RP shop」「Manufacturing」「Healthcare」の4つに分類して考えています。

「Shared Office」は設計者やデザイナがオフィスで初期の試作品を作るために使うもので、デザイナと近い距離で使用されるため、利便性が必要となります。 また、「Enterprise/RP shop」は、性能、耐久性、量産性などを早い段階で確認するための試作開発向けで、その要件はさまざまなため、最も多いラインアップをそろえています。 「Manufacturing」はパーツ製造や冶工具の製作向けです。そして「Healthcare」はデンタル業界を中心に用途が広がっています。

メーカーによってはいずれかの分野に特化している場合もありますが、ストラタシス社では全方位の分野をカバーすることができる商品ラインアップを取り揃えていることが大きな強みです。 3Dプリンターを活用する顧客の幅や用途はとても広範なため、実現したい内容や求めるソリューションに合わせて適切な3Dプリンターやマテリアルを選択する必要があります。 ストラタシス社では顧客の用途に合わせた最適な提案ができるラインアップを提供しています。

今回は、製造業向けに「Enterprise/RP shop」と「Manufacturing」の分野それぞれでイチオシの製品をご紹介いただきました。

最終製品に迫る質感・色彩を実現するフルカラー＆マルチマテリアル3Dプリンター「Stratasys J750」

まず、「Enterprise/RP shop」分野のイチオシ製品が「Stratasys J750」です。

造形スピードが高速で、積層ピッチも最小14μmと高次元の試作品が造形可能です。

Stratasys J750では「PolyJet（ポリジェット）」という方式で造形します。PolyJetはインクジェット技術をベースとしてストラタシス社が発明したプリンティング方式です。 インクジェットヘッドから液体の光硬化性樹脂を噴射しUVライトで硬化させることで立体物を造形します。 噴射する粒子が非常に細かく積層ピッチも極薄のため表面の質感が滑らかで、最終製品に限りなく近い高精細な造形が可能です。

中でもStratasys J750は、最大6種類のベース材を同時に使用できる世界で唯一の製品です。 硬い素材と柔らかい素材を組み合わせて硬さを変える、または透明な素材を組み合わせて透過度を変えるなど、複数の材料を組み合わせて新たな物性を作り出すといったことが可能となります。

さらに最大50万色を再現できるのも魅力です。従来のフルカラー製品と異なり、硬さや透過性などの要件を満たしつつカラーリングできるため、汎用性がさらに高くなっています。

Stratasys J750の特徴を存分に活用しているのが、玩具メーカーであるエポック社の事例です。同社のロングセラー製品「シルバニアファミリー」の試作にStratasys J750を採用しました。

同商品は子どもたちに夢を与える玩具として、初期段階のデザイン検証を納得いくまで繰り返し独自の世界観を実現します。中でもカラーのデザイン表現が非常に重要なポイントとなります。

従来は時間のかかる塗装作業を工程の最後に行っていました。しかしデザイナのイメージする色と、塗装担当者のイメージする色で齟齬がある場合が多くありました。 さらに、塗装すると最終製品と見た目や質感が違ってきてしまいます。そのため工程が進んでからの手戻りが頻発していました。

Stratasys J750を導入したところ、形状を作る段階で同時にカラーも出力できるため、試作の初期の段階から最終製品に近いかたちで確認できるようになりました。 塗装作業も完全に不要となり、試作に7日かかっていたものを1日に短縮することに成功、試作コストも最大約80％削減することができました。

見た目では全く区別がつかないほどの高品質な仕上がりです。

実材料が使用可能な金型の製作を実現する「デジタルモールド」

デジタルモールドとは、PolyJet 3Dプリンター（Objet Connex 3シリーズとStratasys J750）と、独自に開発した素材「Digital ABS」を使用した樹脂金型です。 デジタルモールドを使用することで、最終製品と同じ種類の素材を試作に使用することが可能となります。それにより機能試験用途向けなどの実材料による試作や小ロット生産を実現します。

タカラトミー社では、フラッグシップ製品「トミカ」の試作機100台の開発・生産にあたり、有限会社スワニーとともにデジタルモールドを採用しました。 シャシーやタイヤなどのプラスチック製パーツは射出成形、ボディの金属パーツにはロストワックス型、アルミのホイールにはプレス用にこのデジタルモールドを活用し製作しました。 この新たなものづくりの技術により、複雑なデザインのモデルの試作機を最終製品と同じ材料で 、短期間で量産することができたのです。 まさにデジタルモールドの技術と、デジタルマテリアルの本領が発揮された事例です。

シャシー、タイヤといったパーツはデジタルモールドと射出成形で製造されています。

オンデマンドの冶具製作を実現する「Fortusシリーズ」

一方、「Manufacturing」の分野では「Fortus（フォータス）シリーズ」を紹介していただきました。

（Fortus（フォータス））

造形精度と安定性を兼ね備え、帯電防止効果や高強度、耐熱性など用途に合わせた機能性材料を揃えています。

このシリーズでは、PolyJet同様にストラタシス社が発明したFDM方式を採用しています。半液状に溶かした素材をCNC制御で3次元座標上に出力して積層する仕組みです。 PolyJet方式とは違い、実際の製品と同じ物性の材料を使って造形を行うことができます。機能、熱、化学的に要件を満たす実製品レベルの物性を持ったパーツを製作可能です。

リコーグループ製品の生産を担うリコーインダストリー社が「Fortus400mc」「Fortus 900mc」を使用して取り組んだのは、冶具の製作です。 組立の学習が必要だった単純な形の冶具を部品の形状に合わせて製作したことにより、作業者は冶具を見ただけでどの部品をどう置けばよいのかすぐわかるようになりました。 組み付けの間違いが大きく減少しただけでなく、新しい作業者が習熟するまでの時間を約1週間から2日に大きく短縮することができたのです。

この冶具は電子部品が多いプロダクションプリンタの製造に使用されるため、静電気が発生しないよう帯電防止効果を持つ造形材料や、高い強度、耐熱性を持つ機能性材料が必要となります。 これらの機能要件を満たす3Dプリンター、Fortusが力を発揮した好例です。

自由度の高い造形により、治具そのものが作業マニュアルの役目を果たしています。

3Dプリンターが拓くものづくりの未来

日本におけるマニュファクチュアリング分野での実績は海外と比較して少ないです。 しかし「世界的な潮流からみても、今後はマニュファクチュアリングの分野で用途が広がるだろう」と助川氏は予測します。 製造業界においても、製造現場に3Dプリンターを導入し、従来の製造プロセスを革新すると高く期待されています。

「とはいえ3Dプリンターが従来の製造プロセスに置き換わるわけではない」と助川氏は指摘します。

3Dプリンターは1点物を作るのは得意ですが、金型のような大量生産は不得意です。 また、金型はブロックを製品の形状に合わせて削っていく引き算の思想で設計されています。 それと比較して3Dプリンターはゼロの状態から素材を積層していくため、足し算の思想となります。

金型とは思想が全く逆のため、単純に3Dプリンターで置き換えると非効率になってしまいます。 既存の完成された工法を置き換えるのではなく、既存の工法を補うのが3Dプリンターの役割なのです。

今後3Dプリンターの活用の幅が広がることで、どのようなイノベーションが起こるのでしょうか。3Dプリンターの動向から目が離せません。

※Stratasys, FDM, PolyJet, Fortus, Fortus400mc, Fortus900mc, Objet Connex 3, Stratasys J750, Digital ABSはStratasys Inc.の登録商標または商標です。
※デジタルモールドは有限会社スワニーの登録商標です。