ここ数年で急速に市場での注目を集めるようになった3Dプリンター。
3Dプリンターは今後ますます普及することが予想されており、我々の身の回りのほとんどのものが3Dプリンターで作られる時代が来ると言われています。
しかし一方で、3Dプリンターという名前は聞いたことはあるものの、そもそも3Dプリンターがどんなものなのか分かっていないという人も多いのではないでしょうか。
・3Dプリンターってそもそも何なの？
・3Dプリンターを使うと何ができるの？
こんな疑問にお答えするために、本記事では3Dプリンターの基礎知識と応用事例について紹介していきます。
3Dプリンターに秘められた可能性を知れば、3Dプリンターというものに必ず興味を持って頂けるはずです。
目次
3Dプリンターの基礎知識
ここ数年で、テレビのニュースなどでもその名前を聞くことが多くなった3Dプリンター。
3Dプリンターという名前は聞いたことはあるものの、そもそも3Dプリンターがどんなものなのか分かっていないという人のために、まずは3Dプリンターの基礎について解説していきます。
3Dプリンターとは？
3Dプリンターとは、コンピュータ上で作成した3Dのデータを元に、3次元の立体を造形する機械のことを言います。
一般的なプリンターはコンピューター上で作成した絵や文章を印刷するのに対し、3Dプリンターは立体を印刷するというイメージです。
3Dプリンターが普及し出した当初は簡単な部品やオブジェが造形できる程度でしたが、現在は3Dプリンターの技術が進歩し、建築や医療など様々な分野に応用されています。
3Dプリンターの仕組み
3Dプリンターの仕組みは、極薄の断面形状を1枚ずつ形成し、これを何層にも積み重ねることで3次元の立体にするというものです。
3次元の立体を造形するには3Dモデルの設計データが必要であり、この設計データさえあれば原理上はどんな形状の立体でも造形することができます。
3Dプリンターに使える素材
3Dプリンターで造形するものの素材は樹脂が中心です。
しかし近年は3Dプリンターの技術が進歩し、金属やセラミックといった素材で立体を造形できるようにもなりました。
加えて最先端の3Dプリンターであれば、なんと食品素材を使って立体を造形することも可能となっています。
工業分野における3Dプリンターの応用事例
3Dプリンターの技術が最も広く応用されているのが工業分野です。
工業分野における3Dプリンターはもともと部品の試作が主な用途でしたが、3Dプリンターの技術が進歩したことで、実際の工業製品にも3Dプリンターで造形した部品が使われるようになりました。
まずは工業分野における3Dプリンターの応用事例を紹介していきます。
【応用事例①】3Dプリンターによる建築材料の造形
ラフバラー大学の3DCPチームでは、コンクリートを始めとする建築材料を3Dプリンターで造形する研究を進めています。
建築材料を3Dプリンターで造形することで、これまでに不可能だった複雑な構造の建築物を設計するこが可能となります。
【応用事例②】3Dプリントロボットによる月面基地の設置
欧州宇宙機関(ESA)は、月に3Dプリンター機能を備えたロボットを送り込み、月面の砂を使って月面基地を作る計画を進めています。
これまで月面基地の設置は大きなコストと長い年月がかかることが懸念されていましたが、3Dプリンターの技術を応用して低コストかつ短期間で月面基地が設置できると期待されています。
【応用事例③】自動車まるまる1台を3Dプリンターで造形
アメリカの自動車会社であるUrbee社は、全てのパーツが3Dプリンターで造形された自動車「Urbee2」を開発しました。
もともと自動車は大量受注・大量生産を前提に設計されているものですが、3Dプリンターで自動車を製造する技術が普及すれば、小規模なメーカーが自動車産業に参入するきっかけにもなるかもしれません。
医療分野における3Dプリンターの応用事例
3Dプリンターの技術が進歩すれば、これまで治すことが困難だった病気や怪我も治せるようになる可能性もあります。
ここでは医療分野における3Dプリンターの応用事例について紹介していきます。
【応用事例①】3Dプリンターによる人工骨の造形
新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の支援を受け、東京大学を始めとする研究チームが3Dプリンターで造形した人工骨の適用研究を進めています。
激しい外傷や癌の腫瘍摘出後など、骨の移植が必要となるような場面において人工骨が適用できるようになると期待されています。
【応用事例②】3Dプリンターによる人工心臓の造形
チューリッヒ工科大学のStuart Williams氏の研究チームでは、2023年までに本物の心臓に代替可能な人工心臓を3Dプリンターで造形する計画を立てています。
もし人工心臓を造形することが可能となれば、医学分野における大きな進歩と言えるでしょう。
食品分野における3Dプリンターの応用事例
3Dプリンターの技術は、なんと食品分野にも応用されています。
食品素材で造形を行うことで、3Dプリンターからプリントされたものを実際に食べることが可能となっています。
ここでは食品分野における3Dプリンターの応用事例について紹介していきます。
【応用事例①】ピザやハンバーガーなど、様々な食品が造形できる3Dプリンター
Natural Machines社が開発した3Dプリンター「Foodini」は、ネットからダウンロードしたレシピを読み込むことで、様々な食品を造形することができます。
造形できる食品はピザやハンバーガーから、ケーキのようなスイーツまで様々。
果たしてどんな味がするのか、気になるところですね。
【応用事例②】宇宙食も3Dプリンターで造形
Systems and Materials Research社はNASAの出資を受け、宇宙空間にて宇宙食を造形できる3Dプリンターの開発を進めています。
宇宙空間に長期間滞在する宇宙飛行士が新鮮な料理を食べられるようになると期待されています。
愛知・東海エリアで3Dプリンターを体験
「3Dプリンター」についてここまでご紹介いたしましたが、実際に触れる機会はなかなか少なく、イメージしづらいですよね。
しかし、みらいキャリア編集者が調査したところ、愛知県内にいくつか「ものづくり」を体験できる施設やワークショップが開催されており、個人の方でも気軽にものづくりに触れることができるようです。そこでは話題の3Dプリンターも使用できるそうなので、気になる方は是非チェックしてみてはいかがでしょうか？
まとめ
本記事では、3Dプリンターの基礎知識と応用事例について紹介しました。
近年多くの企業や研究機関が3Dプリンターの研究・開発に力を入れており、その技術は日々進化しています。
我々の身の回りのほとんどのものが3Dプリンターで作られるようになるのも、そう遠い未来ではないかもしれません。
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【写真引用】
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Technology写真Kjpargeter – Freepik.comによるデザイン
【参考文献】
・ラフバラー大学 Freeform Project
http://www.buildfreeform.com/index.php
・ESA Space Engineering & Technology
https://abejainc.com/o2o/leading-edge-technology/post-6363/
・Urbee社 Urbee2
https://korecologic.com/about/urbee_2/
・新エネルギー・産業技術総合開発機構 3Dプリンターで成形する人工骨を薬事承認申請
https://www.nedo.go.jp/news/press/AA5_100263.html
・ETH Zurich Testing a soft artificial hear
https://www.ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2017/07/artificial_heart.html
・Natural Machines社 Foodini
https://www.naturalmachines.com
・SPACE.com NASA Funds 3D Pizza Printer
https://www.space.com/21250-nasa-3d-food-printer-pizza.html
・画像提供元
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