3Dプリンター技術を金型に適用し、生産性が大幅向上。医療分野も

掲載開始日:2017-11-06 00:00:00.0

3Dプリンター技術を金型に適用し、生産性が大幅向上。医療分野も

 複雑な形状の造形で注目される3Dプリンター。中でも金属3Dプリンターは、金型レスでの試作品製作を実現し、コスト・工期削減に大きな威力を発揮します。今回、「金属3Dプリンター」専門で受託造形サービスを提供する企業として注目を集めるJ・3Dの高関二三男代表取締役にお話を伺いました。

今回紹介する技術と製品

『金属3Dプリンター受託造形サービス』

J・3Dの『金属3Dプリンター受託造形サービス』は、従来の加工手法に比べて設計の自由度が高いほか、短納期で高品質の試作品製作が可能。自動車や航空機などの部品で実績があり、材料はマルエージング鋼、インコネル、アルミ、チタンに対応しています。

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国内有数の金属3Dプリンター受託造形サービス。
充実の設備とノウハウが強み

代表取締役 高関二三男氏

代表取締役 高関二三男氏

 当社では、金属3Dプリンターの受託造形サービスを中心に、ハイエンド3次元デジタイザを用いたスキャニングやリバースエンジニアリング、2次元図面から3Dモデルを制作する3Dモデリング受託サービスなどを提供しています。

 設立は2013年とまだ歴史は浅いですが、金属3Dプリンター専門のサービスビューローということで注目いただき、自動車部品、金型加工、航空機、宇宙開発といった様々な分野のお客様にサービスをご利用いただいています。今まさに、急成長を遂げている最中です。

 金属3Dプリンターは金属粉末にレーザーを照射し焼結していくことで、図面からダイレクトに製品を造形します。製品開発において、金型不要で最終製品レベルの試作品が作れるので、コスト削減と開発期間の短縮が可能です。また、従来の加工技術では難しかった非常に複雑な形状を製作できる点も特長です。

 当社ではドイツ・EOS社製金属3Dプリンターを4台保有しています。EOS社が採用しているファイバーレーザーはパフォーマンスもさることながら安定性に優れ、高品質の金属造形品を提供可能です。材料はマルエージング鋼、チタン、インコネル、アルミに対応しています。

 4台の金属3Dプリンターをフル稼働させることで、コストを削減しつつ、より短納期でお客様に高品質な金属造形品をお届けしています。EOS社の金属3Dプリンターを4台も保有しているサービスビューローはほとんどなく、当社の大きな強みです。

 金属3Dプリンターのメリットの1つとして、複雑な形状を製作できる点を挙げましたが、決して「魔法の箱」ではなく、実は“造形してみないとできるかどうかわからない”ケースも多いです。例えば、中空形状は苦手としています。これは、サポート材の除去が難しいためです。

 ただ、今はまだ“3Dプリンターはどんな形でも造形できる”と考えている方が多いようで、当社でもそうしたお問い合わせを多くいただきます。当社では図面を拝見させていただき、造形の可否を判断するだけでなく、実現するためのご提案をさせていただいています。この辺りは4年間で積み重ねてきたノウハウが活きてきます。

“3次元水管”で成形サイクル時間が半分に!
金型コスト抑制への提案も

三次元水管は、前年比で倍以上の売上があるという(写真:J・3D)

三次元水管は、前年比で倍以上の売上があるという(写真:J・3D)

 試作以外で金属3Dプリンターの威力が発揮されている事例が“3次元水管”です。この技術は、ダイカスト金型や樹脂金型の中に自由に冷却回路を組み込むことができます。これにより、冷却効率を高め、成形サイクルタイムの短縮や、歩留まりの改善、製品品質の改善、型の長寿命化といった効果が得られます。

 当社のお客様では、某自動車部品メーカーが成形サイクルタイムを50%も削減することに成功しています。成形スピードが倍になるということは、長時間工場を稼働させる必要がなくなり、大きなコストダウンにつながります。

 また、ショット数の多い樹脂金型の場合、その効果はより大きくなりますが、一方で金型製作費は高くなります。こうしたお悩みに対して当社では“ハイブリッド金型”をご提案しています。これは、金型全体を3Dプリンターで作るのではなく、半分は従来の手法で製作し、残りを3Dプリンターで盛っていく技術で、金型コストを抑えることができます。

 3次元水管の設計は簡単ではないので、狙い通りの効果を得るには試行錯誤が必要となりますが、いったんノウハウを確立してしまえば他の金型にも応用可能です。当社では3次元水管専用の検査装置を開発し、実際に造形時と同じ水量・水圧でテストし、品質を確かめたうえで納品しているので、より安心して金型を使用いただけます。

3Dプリンターの強みを生かし、人工関節をオーダーメイド

人工股関節の試作品。左の写真は樹脂製だが白色の成形品がオレンジ色の骨盤にぴたりとはまる。右は金属3Dプリンターでの成形品(写真:J・3D)

人工股関節の試作品。左の写真は樹脂製だが白色の成形品がオレンジ色の骨盤にぴたりとはまる。
右は金属3Dプリンターでの成形品(写真:J・3D)

 今後の注力分野の一つが医療分野です。3年程前から名古屋市立大学病院とコンソーシアムを組んで金属3Dプリンターで人工股間節を作る取り組みを進めています。

 人工関節の手術は非常に患者への負担が大きい。金属3Dプリンターであれば、生体適合性の高いチタンを材料に、患者ごとにカスタムメイドの人工関節を、短時間で作ることができます。手術時間の短縮など、患者の負担を大きく減らすことが可能です。

 すでにCTのデータを用いた試作には成功しており、薬事認定の取得や販売方法の検討を進めているところです。最短で2020年頃の実用化を目指しています。

 社会の高齢化が進むにつれて、人工関節のニーズは増加する一方です。まずは股関節から取り組んでいきますが、このノウハウは他の関節にも展開できます。特に、ひざ関節などは需要が高いようです。

 当社は今後も金属3Dプリンターのプロフェッショナルとして、製造業における様々な課題の解決をお手伝いしていくとともに、医療分野など新たな挑戦も続けていきます。金属3Dプリンターでの造形をご検討の際は、ぜひお気軽にお問い合わせください。


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取扱会社

株式会社J・3D

○金属、樹脂の3Dプリンター受託造形サービス ○リバースエンジニアリング ○鋼材販売

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