HPの新しい3Dプリンターはプラスチックではなく鋼鉄製の製品を製造する

3Dプリンターといえば、MakerBotのようなデスクトップデバイスで作られた小さなプラスチック製のものを思い浮かべるかもしれません。しかし、コンピューターとプリンターの大手企業HPは、金属について考えてほしいと考えています。

同社は本日、プラスチックではなくスチール製の製品を製造する産業規模の3Dプリンター「Metal Jet」を発表した。

3Dプラスチックプリントは、義肢や補聴器などのカスタム製品や、製品デザイナーによる試作に広く利用されています。しかし、製造業全体の中ではまだ比較的小さな割合を占めるに過ぎません。これは、従来の大量生産技術と比較して、3Dプリントは比較的遅く、高価であり、使用できる材料も限られているためです。

HPはこうした状況を変えようとしています。2016年には、単発印刷ではなく大量生産向けに設計されたプラスチック3Dプリンター「Jet Fusion」を発売しました。そして今回、「Metal Jet」によって、自動車や医療機器といった大規模製造業への参入を目指しています。同社は、医療機器部品を製造するパルマテック、そして自動車・航空宇宙部品サプライヤーのGKNと提携しています。これらの企業は、フォルクスワーゲンなどの顧客企業と協力し、金属3Dプリンターの実験を行う予定です。提携企業は今年中にMetal Jetを入手できる予定ですが、その他の企業は2020年まで待たなければなりません。

今のところ、メタルジェットで印刷される製品の多くは、例えばカスタム刻印が施されたキーホルダーといった装飾品です。3Dプリントされた金属部品がボンネットの下に搭載された車が購入できるようになるまでには、おそらく何年もかかるでしょう。しかし、HPの3D金属部門責任者であるティム・ウェーバー氏は、3Dプリントによって特定の製品部品の製造コストが削減され、企業は新製品をより迅速に開発できるようになると述べています。場合によっては、企業は試作と量産に同じ設計を使用できるでしょう。「多くの部品の試作には数ヶ月かかります。私たちは、これまで数ヶ月、あるいは数年かかっていた作業を、今では数日で行うことができます」とウェーバー氏は言います。「これにより、イノベーションのペースが加速するでしょう。」

他にも長年、金属の3Dプリントに取り組んでいる企業があります。例えば、GEアビエーションは、選択的レーザー焼結法と呼ばれるプロセスを用いて、ジェットエンジンの燃料ノズルを製造しました。しかし、このプロセスは他の3Dプリント技術と同様に、時間がかかり、コストも高くなります。非常に高価なジェットエンジン部品には有効かもしれませんが、世界中で毎日製造されている無数の金属製品には現実的ではありません。

HPはバインダージェット印刷という別のプロセスを採用しており、ウェーバー氏によるとこちらの方が安価で効率的だという。洗濯機サイズのコピー機に少し似たメタルジェットプリンターは、金属粉末を層状に広げ、結合剤を吹き付けて固めるという、層ごとに印刷する3D印刷と似たプロセスを採用している。基本的に金属粉を接着して作られたこれらの製品は、あまり頑丈ではなく、素手で薄い破片を割ってしまう可能性がある。そこで最初の破片を炉に入れる――クッキーシートをオーブンに入れるようなものだが、クッキーの代わりに車の部品のトレイがある――そこで超高熱で粉末を固める。最終的な製品は比較的軽くて滑らかで、驚くほど精細なディテールを表現できる。

顧客はさまざまな合金から選択できるようになり、同社はさまざまなベンダーと協力して、各社の材料をプラットフォーム上で利用できるようにしている。

HPは金属にバインダージェット印刷を採用した最初の企業ではない。3Dプリンター企業のEXoneは長年この技術を使用しており、資金力のある新興企業のDesktop Metalは昨年競合製品を発売した。

ウェーバー氏は、HPが従来型プリンターの製造で培ってきた経験によって、競合他社に対して優位に立つと考えている。HPの3Dプリンターと2Dプリンターは多くの部品を共有しており、特にインク、プラスチック、金属を噴射するためのノズルが共通している。HPは数百万個のノズルを製造しているため、より安価に製造できるとウェーバー氏は言う。また、HPの産業用プリンターの保守・サポートに訓練された技術者は、新しい金属プリンターのサポートに特別な訓練をほとんど必要としない。

3Dプリンティング業界のコンサルタント、トッド・グリム氏は、HPのプリンティングに関する専門知識と膨大な企業リソースを組み合わせることで、金属プリンティング分野で確固たる地位を築くことができると述べている。しかし、その市場規模がどれほどになるかは依然として疑問だ。ウェーバー氏は、メタルジェットは5万個から7万個といった少量生産であれば費用対効果が高いと述べている。

ガートナーのアナリスト、ピート・バジリエール氏は、HPが選択的レーザー焼結法（SLS）で部品を製造している企業をターゲットにすることを提案している。バインダージェット方式の方がコストが安い場合が多いからだ。グリム氏は、高級医療機器においては、このような技術の価値は容易に理解できると指摘する。しかし、何百万個もの同じ部品を製造する必要がある大手自動車メーカーにとって、SLSがうまくいくとは考えにくい。確立された技術に数百万ドル、あるいは数十億ドルを投資してきたメーカーが、一夜にして3Dプリンティングに切り替えることはないだろう。

ウェーバー氏にとって鍵となるのは、企業が乗り換えを強いられるほど技術を飛躍的に向上させることだ。「まだキラーアプリは見ていません」と彼は言う。しかし、3Dプリントの真の応用分野はまだ見つかっていないと彼は考えている。金属製品を少量生産でコスト効率よく製造できる技術はこれまで存在しなかったため、企業が3Dプリントをどのように活用するかを正確に予測することは不可能だ。

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