昨今では３Dプリンターによる造形物の事例が、メディアによって大きく取り上げられることが多くなってきました。3Dプリンターは一般の方が強く興味を持つように、業界でも大きな注目を集めています。
世界中で提供されいてるマイクロスケールプリンターにより、世は小型化で革命が起きています。現在の技術水準では、髪の毛（平均0.08mm)の100倍小さいサイズ（数十マイクロスケール）で3D構造を生成することが出来ています。主にその技術としては、レーザーや光の造形技術が使われています。
3D造形技術は、電子機器や、バイオテクノロジー、自動車、航空宇宙における小型デバイスなど、需要が急増する分野で開発が進んでいます。この技術は、従来の製造技術では再現不可能や形状やサイズを高速で具現化し、はるかに安いコストで製造することを現実にしています。
マイクロ3Dプリンティングの基本
マイクロスケールとはそもそもどんなスケールを表しているのかというと、1桁のミクロン（μm）で測定された部品のことを指しています。これらのプリントは、ミクロンの製造技術で、層の厚さが5ミクロン、分解能（計測できる一番小さいサイズ）は2ミクロンまでとされています。
一部のテクノロジーでは、ナノスケールでのプリントも実現できますが、一般的にはミクロンとされています。
ほとんどのマイクロスケールのプリンティングは、樹脂をマテリアルとした、光重合反応を応用した造形方法を取り入れています。
精密造形技術の紹介
マイクロスケールからナノスケールまでを実現すること、いわば人が視認できないレベルの細かな造形技術が実在します。
肉眼では何もないように見えますが、顕微鏡で拡大してみると、米粒よりも小さなお城を造形できているという事例もあります。
そのような造形技術には大きく分けて3つほど種類がありますのでご紹介します。
マイクロ・ステレオ・リソグラフィー(μSLA)
感光性材料（液体樹脂）を、レーザーを当てて硬化させていく造形技術になります。樹脂をタンクに注いで、ビルドプラットフォームに向けて樹脂を出力します。特殊な樹脂とレーザー、そしてレンズの組み合わせによって、指に乗せても小さく見えるほど小さな光点で生成します。
プロジェクション・マイクロ・ステレオリソグラフィ（PμSL）
μSLAと似ていますが、レーザーの代わりに紫外線を使います。マイクロスケールの解像度を保ってUVライトを使って、液体ポリマーの層全体を素早く光重合することが可能なため、μSLAより高速に造形することが出来ます。
3Dレーザーリソグラフィー（2PP（TPP））
別名二光子重合とも呼びます。μSLA同様に、パルスフェムト秒レーザーを感光性樹脂に当てて造形を行います。3つの造形技術の中で、最も造形スピードが遅いですが、ナノスケールまでの造形を行うことが出来ます。
プロジェクション・マイクロ・ステレオリソグラフィ（PμSL）と3Dレーザーリソグラフィー（TPP）についての活躍の場についてはこちらの記事で紹介しています。
プリントはナノ領域、3Dレーザリソグラフィー(TPP）とPμSL
マイクロ3Dプリントの長所と短所
長所
- 自社でパーツをプリントする場合は、今日のサプライチェーン（調達、製造、在庫管理、配送、販売、消費）の混乱の影響を一切受けません。
- マイクロ射出成型やマイクロマシニングをするには、工具の開発が必要でしたが、それをマイクロ3Dプリンターで代用できるため、数十万から数千万円規模のコストを削減できます。
- 最終製品をすぐに再現できます。
- 複雑な形状の部品や軽量の部品を実現できます。
短所
- 新技術にネガティブな層にアプローチするのが難しいです。
- マイクロ3Dプリンターはマイクロマシニングよりは安価ですが、高品質で機能性のあるアプリケーションは高価です。
- 材料が多少制限されています。（一部企業では金属やその他の材料を使った開発を進めていますが、これらは特殊なポリマー（重合体）が利用されています。）
小型化がどこまで追及されるのか
様々な分野で活躍を続けている小型化の技術ですが、現状では視認できないレベルまで小型化が出来ています。
限界はないのかといいますと、実際にはあり、どこまでも小さくできるわけではありません。
小型化の基準は、製品として問題のない性能を持っていることや、人間にとっての使い勝手の良さが最優先されます。人にとって使いにくい大きさのものも実現できることは事実ですが、それを作ったところで買う人はいないでしょう。この点は消費者の需要に合わせて、限界が決定されてくものです。
マイクロプリンタの利用傾向
マイクロ３Dプリンターのニュースは日本だけではなく、世界的に見てもあまりニュースを目にすることはないですよね。これは、利用者が大学のラボや研究所などでマイクロスケールを造形する3Dプリンターが利用されるケースが多いためです。ツイッターでも企業がマイクロスケールの実績について写真付きで情報を発信しているケースはありますが、一般のユーザからすると、用途としてなかなかイメージが付きにくい状況になっていることが現状です。技術的には革新的なものではあります。研究者の注目を集めていることは確かですので、新しいイノベーションを生むことにはつながっています。とはいえ、一部の企業でもマイクロ3Dプリンターの導入は進んでいます。
マイクロ３Dプリンターの活用事例
など
主に小ロット生産に適しています。
マイクロ造形の第一歩としてパーツ注文を利用
マイクロスケールの3D造形技術のような最先端の技術を取り入れてみたいけれど、製品としてどれほどの信頼性があるのかわからない、装置購入後に失敗したくないという声があると思います。弊社では数μm～数十μmをプリントできるマイクロスケール3Dプリンターを使って、受注生産を行うことも可能です。そこで得られた情報をもとに、製品の購入を検討することもできます。
また、造形や手仕上げがうまくできないという方向けにも、受注生産はおすすめです。
まとめ
今回は小型製品の特長や利用状況について述べてきましたが、参考になりましたでしょうか？光造形やレーザー造形は非常に細かな部位まで精巧に再現することが可能です。しかし、どの製品においても、必ず利点と欠点はつきものです。PμSLは早いですが、TPPほどの小さいものは作れません。TPPはナノスケールまでプリントできますが、造形スピードが非常に遅いです。今自分が作ろうとしている製品は、どの程度までの精度であれば評価できるのかを考えたうえで、製品を選ぶことは大切です。しかしながら、製品1台は高額であり、なかなか手が出ないことは事実です。もし、受注生産を受けている3D造形機器の販売者があれば、まず受注生産の依頼から始めてみるのも、一つの選択です。
