機械設計への3Dプリンタの導入と活用

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皆さんこんにちは!

今回は3Dプリンタを導入し、どのように設計に活用していくのかを解説した記事を作成しました。

僕も前職の製品設計で使っていましたが3Dプリンタって本当に便利ですよねー。ついつい使いすぎてあっという間に材料がなくなってしまうなんてことも多々ありました。

この記事はこんな人におすすめです。

  • 3Dプリンタを導入してみたいので情報を集めている
  • 3Dプリンタを導入したけどうまく活用できていない

実際に3Dプリンタを使用して製品の開発をしていた僕の実例を交えてお伝えしていきます。

結論から言うと3Dプリンタは製品開発に大きく貢献します。特にDR(デザインレビュー)や簡易試作にはとても有効です。将来、少量多品種の生産は3Dプリンタがメインで使われるような時代が来るかもしれません!

では詳しくみていきましょう!

3Dプリンタを設計に利用するメリット

3Dプリンタを開発や設計で利用するメリットはたくさんありますが、主に以下のようなことが挙げられます。1つずつみていきましょう。

DR(デザインレビュー)時に情報共有しやすい

3Dプリンタを使うと当たり前ですが、3Dデータで作成したモデルを生み出すことができます。

3Dモデルの活用でレビュー時にイメージの共有がしやすくなったとはいえ実際に物を見ながら話をすることには及びません。

メタバースのような技術が確立されたとしても実際に現実に目で見て触れる試作には及ばないでしょう。

3Dモデルはサイズ感が伝わりにくいと言う課題もあります。

実際作ってみると思ったよりクリアランスがなかったとか大きかったとか感じた経験はあるのではないでしょうか。僕はよくあります。

これからどんどん形が変わっていく可能性がある初期工程のDRで毎回試作品を外注して作成するのはリスクが大きいでしょう。

何度もDRを繰り返すような場合その度に作るのはかなりコストが嵩んでしまいます。

しかし、3Dプリンタなら外注に比べるとかなり安価なのでどんどん試作品を作ってレビューをもらうことができます。

設計の初期段階で問題点を洗い出すフロントローディング開発とはかなり相性がいいです。フロントローディングについては以下の記事をご参考にどうぞ!

短納期で試作を繰り返せる

3Dプリンタなら材料と3Dデータがあればすぐに作り始めることができます。3Dデータをインポートして出力設定をしてスタートすれば簡単な部品だと数時間でできます。

切削品などで外注すると見積もりを取って発注すると2週間以上かかることなんてざらにありますからね。

樹脂ものであれば外注して試作品を作るよりもはるかに安いコストで作れます。

特殊な材料や金属3Dプリンタを使っている場合は当然材料費は跳ね上がります。

納期の話をするとミスミさんのmeviyもだいぶおすすめですけどね。

インターンシップでものづくり体験ができる

インターンシップなんかにも大活躍です!

機械系のインターンシップは設計させてもインターンシップの期間内に設計したものを用意することが極めて困難です。しかし、3Dプリンタなら1週間程度期間があれば設計して出力して組み立ててといった仕事体験ができます。

実際にインターンシップでペン立てやミニ四駆の筐体など設計してもらったことがありますが、学生さんには高評価でした。

大学生なら3Dプリンタ使ったことのない人が多いのでいい経験になると思います。

モデリングができれば作れる

加工の知識が必要ありません。

もちろん3Dプリンタ特有の癖や材料を節約できる出力方法や積層方向の設定など考えることはありますが機械加工などに比べるとお手軽です。

最近では家庭用の3Dプリンタでも品質の良いものが出ています。趣味でモノづくりをしている人も増えています。

ここら辺が加工のこともわからない設計者はいかがなものかといった議論になることもあるのですが、僕はこれからはどちらも使っていかないといけないと思います。

だって便利なものは便利だし、確実に3Dプリンタによって開発のレベルは上がります。

3Dプリンタは発展途上

3Dプリンタはとても便利で設計に取り入れるべきだと僕は考えていますが、同時に製品レベルに使用するのは以下の理由で難しいと考えています。

  • 大量生産に不向き
  • 材料が限定的
  • 高価
  • サポート材の手間

金型を使った成形品に比べるとまだまだ時間がかかってしまうので大量生産には不向きです。射出成型とかが早すぎる気もしますが笑

また年々増えているとはいえ材料が限定されます。

材料も極端に熱に弱いものや水に弱いようなものもあるんです。

また金属や特殊な樹脂に対応する3Dプリンタは非常に高価です。製品レベルに使用できる品質の3Dプリンタだと億超えてくるのでは?

ちなみに僕が使っていたの熱溶解積層型は800万円程度で光造形型は2000万円超えてたはずです。

どちらも製品で使用できるほどの品質ではありませんでした。海外では似たような3Dプリンタで製作した部品が製品に使われていますけどね。

サポート材をとるのもひと手間かかりますよね。水につけていれば取れるようなものとか出ているようなのでそのうちもっと手間のかからない製品が出てきそうです。

まとめ

3Dプリンタは製品開発に大きく貢献します。特にDR(デザインレビュー)や簡易試作にはとても有効です。

海外ではすでに製品に取り入れているようなメーカーもあります。今後、もっと品質の良い3Dプリンタが出てくれば少量多品種の生産は3Dプリンタがメインで使われるような時代が来るかもしれません。

これからの発展にますます期待したいですね!

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