开发流程的革命 - 3D打印或成为制造主流，你准备好了么？

　　3D打印机价格下降、成型材料品种增加，相关网络服务也在不断充实。在制造业之外的领域，3D打印机的应用领域也越来越广，个人用户层也有所扩大。在这样的趋势下，“任何人都能开制造公司”的机运便产生了。而对于本事就是制造业的企业，3D打印机则是提升现有业务竞争力、开拓新业务领域的强有力武器。

　　提升现有业务竞争力依靠的是［1］革新开发流程、［2］强化少量生产对应能力，开拓新业务领域依靠的则是［3］提供制造技术经验。下面，本文就详细介绍一下这3个推动力。

　　重新审视试制的作用

　　首先，［1］开发流程的革新，可以通过把3D打印机作为一种交流工具来实现。

　　过去，在制造业的开发流程中，3D打印机是被作为制作试制品的手段而使用的（图3）。这是因为作为“快速成型”的延伸，3D打印机能够快速、低廉地制作出试制品。其作用是将设计信息转化为实体，通过组装观察形状，在试验中确认性能。

　　图3：试制流程的变化

　　过去，使用3D打印机大多是为了缩短试制期、降低成本。今后，随着3D打印机成型更加方便，这种方式在更上游作为交流工具的应用将会扩大。

　　利用3D打印机制作立体模型所需成本和时间正在不断减少。除了替代过去的试制品制作方法之外，试制的作用也被重新考虑。作为交流工具使用就是新的作用之一。

　　即使是在以前因成本和时间的限制、“无力进行试制”的案例，现在也能借助3D打印机开始试制，一次能够制作的试制品数量和改进后重新制作的次数也会明显增多。

　　这样制造出的试制品不仅能像以前那样用来确认形状和功能，还可以在设计的决策过程中，也就是反复尝试、改进的阶段使用。在实物基础上展开讨论有助于深化理解，找出从电脑屏幕上的3D模型和图纸中发现不了的问题。

　　这里需要注意的是，既然是以实物为基础，就需要在制造现场配备相关人员。随着全球化的发展，利用IT技术的远程交流愈发必要，普及程度也在提高，但这依然比不上亲眼目睹实物的交流。在日本，各企业地理位置集中，通过使用3D打印机，应该可以孕育出以此为优势的新的开发流程。

　　容易应对少量生产

　　充分利用3D打印机，能够使应对少量生产的能力出现飞跃。3D打印机适合单件和少量生产，试制也正是利用了这一特点（图4）。因为无需准备模具，所以初期投资少，也容易适应产量的变化。而且，在制作的过程中无需考虑工具的路径和脱模的方向，因此，形状的自由度高，也容易实现每件产品形状各异的定制。

　　图4：使用3D打印机制造最终产品与传统的加工方法相比，优点在于定制容易、形状自由度高、适合单件生产。材料和3D数据的准备、易用性差等课题也在逐渐得到解决。

　　在利用3D打印机生产最终产品时，需要根据自己的用途，选择可以使用指定材料的3D打印机。10万日元左右的低价位3D打印机基本上只能使用ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚树脂）或PLA（聚乳酸）作为材料。

　　倘若这些材料不能满足要求，那就需要购买价格更高的商用3D打印机。例如，某些类型的打印机可以使用PC（聚碳酸酯）、PPSF（聚苯砜）等具备高耐冲击性、高耐热性的树脂，或是具备透明性和弹性的树脂。

　　现在有一些3D打印机还能使用对人体安全、符合登机标准、遏制了带电性的树脂。

　　如上所述，3D打印机可以使用的材料的种类越多，就越方便进行单件和少量生产。

　　批量生产还有问题

　　3D打印机可以实现单件生产。但从生产能力的角度来看，这种生产方式目前面临着难以批量生产的课题。举例来说，美国Stratasys现在利用3D打印机制作该公司3D打印机的部分部件（31种部件），而这款产品的年产量仅为十余台。

　　但是，3D打印机完全有希望增加产量。因为数量的阈值会随着时代不断变化。众所周知，著名EMS（电子产品代工服务）企业***鸿海精密工业（通称富士康）是采用切削加工的方式为美国苹果公司的“iPad”和“iPhone”制造金属外壳的。对于iPad和iPhone等批量生产的产品，使用冲压和制造是最常见的。然而，富士康通过使用数万台机床，实现了切削加工的批量生产。

　　与之相同，3D打印机的批量生产或许也将在不久的未来成为现实。最近，成型区空间大的3D打印机已经问世。这种打印机不仅可以用来制造大型产品，还可以一次性制造很多小型产品。

　　考虑到步骤和后处理，一般来说，在成型区中尽可能多地配置部件，以少量的次数进行成型的总体成型速度更快、成本更低，但具体情况还要看3D打印机的成型方法。

　　无需库存

　　易于实现少量生产的3D打印机拥有颠覆企业与用户关系的潜力（图5）。以诺基亚和Teenage Engineering为例，通过把部件的制造交给用户，企业将无需再持有库存。

　　图5：企业与用户职能的变化

　　采用3D打印机之后，企业与用户职能的变化。在产品领域，制造的职能可能从企业转向用户。特别是选配件部件、维护部件等领域，这种转变大有益处。

　　从这个角度出发，3D打印机在维护部件领域的应用前景值得期待。举例来说，企业长期储备办公设备维护部件的成本将得到压缩。

　　已经停产、需求量不大的产品的维护部件将保留3D数据。用户只需利用数据，按照需求到附近的营业所、3D印刷服务公司进行成型即可。这样一来，企业就能够实现库存的最小化。