光造形採用事例|大学の3Dプリンター

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近年、日本国内法人の3Dプリンターの利用者数が増えています。

特に、製造業界では、3Dプリンターが製品開発やプロトタイピングのプロセスを大幅に改善することができるため、非常に人気が高いです。

2018年度における国内3Dプリンターの市場全体の規模は、前年比18.4%増の330億円となっており、2017年の200億円弱のころから右肩上がりとなっています。保守費用はほぼ横ばいなのに対し、造形材料や3Dプリント出力サービスの市場規模が大きくなっており、年間売り上げが増加していることが分かります。

セグメントごとに着目すると、2018年のデスクトップ3Dプリンターは5.8億円、産業用3Dプリンターは136.1億円、3Dプリント出力サービスについては56.4億円となっています。

結果として企業での3Dプリンターの導入状況は、従業員規模が大きい企業ほど自社に3Dプリンターを導入する傾向があります。

産業用3Dプリンターの導入、検討率については1~99人規模の企業は1.6パーセント(前回調査から+0.4%)、100~999人の企業は5.5パーセント(前回調査から+2.2%)、1000人以上の企業は5.1パーセント(前回調査から+0.4%)となっています。

しかしながら2019年度を境に、試験的に導入する企業は激減し、本格的に性能を吟味してから導入に挑む企業が増えています。

sharelabの市場予測によると、コロナにより3Dプリンター市場の伸びが低迷すると一時は予想されていたところもあるものの、国内市場規模は2023年には回復するとなっています。

大学などの教育、研究機関の利用について

大手のニュースメディアや地方新聞で取り上げられることがあるほど、学校法人や研究機関での3Dプリンターの活用も注目されています。

「技術を製品に役立てられれば、非常に助かる」といったユーザーの声がネット上で飛び交う中で、研究者が思い描く理想を形にする術として、3Dプリンターがその手助けをしています。

3Dプリンターは、東京大学をはじめとして、筑波大学や慶應義塾大学など、有名国立、私立学校法人で取り入れられています。

上記の大学では、物理や工学の課題解決として導入されています。

海外ではアフリカのマラウイでは世界初の3Dプリンターで建造された学校として、2022年に日本で取り上げられています。

用途は様々ですが、何らかの課題を解決する新しい手段としては、高い成果を出せる可能性を秘めています。

国立情報学研究所のCiNiiで検索を書けた場合、3Dプリンターだけでも3800件以上の研究結果が候補として挙がってくるほどです。

業務用3Dプリンターの価格帯

業務用3Dプリンターは10万円~1000万円以上と言われています。

基本的には光造形がほとんどの数を占めており、高いものの中にはマイクロメートル級の細かな直径の穴を再現することが出来るほど、微細な造形を行えるものがあります。

10万円クラスだと、仕上がりが粗いなどの問題はありますが、試験的にものを造形することには向いていると言えます。

大学の一般的な研究費用

業務用3Dプリンターとはいっても、性能や製造する国によっては価格帯が異なってきます。

導入するにもあまりにも高すぎると買えないし、安くても、ほしい機能がない、または求めている結果が得られない3Dプリンターだと買いたくないですよね。

研究費のなかっでうまく工面することが出来る範囲の価格で、かつ性能に申し分がないものがほしいところです。

ここで一般的に大学の研究費は実際どの程度のものなのかを、日本だけに限定してご紹介していきたいと思います。

大学の研究費は基本的に、大学の収入源に帰属します。

収入源については以下のようなものがあります。

  • 国からの助成金、補助金(国立大学の場合は運営交付金、私立大学の場合は私学助成金)
  • 学生納付金(授業料など)
  • 付属病院などの収入

上記の合算から、必要経費を差し引き、研究費が確定します。

文部科学省が公開している日本の研究費は18兆円と言われており、トップ3とはいえ、2位の中国の54.5兆円と大きな差があります。

国立大学の法人化による予算削減により、運営交付金が減少した(6年間で1600億円減少)背景があり、このような結果になっているともいえます。しかしながら、収入の不足を補うという目的から、補助金が設置されています。

科学研究を例にすると研究費用は以下のようになります。

順位大学名研究費(億円)
1東京大学225
2京都大学139
3大阪大学104
4東北大学97
5名古屋大学80
6九州大学70
7北海道大学60
8東京工業大学44
9筑波大学41
10慶応義塾大学36

このような状況のため、高額な3Dプリンターを導入しようと考えると、非常に慎重になることがわかります。

このような環境下でも予算内に収まる3Dプリンターで研究を行った大学が以下の通りです。

北海道大学

北海道大学病院放射線診断科の森田亮助教は、同大学大学院先端生命科学研究院の野々山貴行准教授らの研究グループと共同で、2023年4月12日に、カテーテル治療の医療のシミュレーションで使うための器具を光造形3Dプリンターで造形することにせいこうしました。

作ったものは、豚の生体動脈に酷似した血管の模型です。生体血管に似た血管模型の開発を目的としたものです。

3Dプリントした動脈の機械的特性(弾性率、粘着性、透明性、動摩擦係数)を豚の動脈血管と比較しました。

これにより、生体血管に近い血管模型を3Dプリンターから直接作製できるようになり、医療のシミュレーションや、痛くない医療技術伝承への貢献が期待できるとされています。

東京大学

東京大学大学院工学系研究科の、国際工学教育推進機構のものづくり部門を覗くと、東京大学には多種多様な3Dプリンターが取り揃えられていることが分かります。

弊社で取り扱っている3Dプリンターも掲載されており、過去に東京大学がこの3Dプリンターを扱って研究した経歴があります。

その時の記事についてはこちら

東京大学は医療だけにはとどまらず、物理学でも様々な実績を残しており、非常に研究熱心であることが伝わってきます。

3Dプリンターを巧みに使い、試料や実験に使う器具まですべて自作するようです。

こちらの情報については、ものづくり部門のサイトに明記されています。

早稲田大学

早稲田大学は弊社で取り扱い中の3Dプリンターを導入している学校の一つで、2022年に光造形の3Dプリンターとめっきを組み合わせることで、従来では再現できなかった複雑な金属と樹脂の複合材料部品や電子回路の作製に成功しています。

この結果から、光造形3Dプリンター(40μmの精度のもの)を使い、特定の金属パターンを持つ金属/プラスチック立方体部品や、高集積かつカスタマイズ可能な3次元マイクロ部品などの造形が可能となると語っています。

これらはIoTデバイスや、ロボットの開発に貢献するものとしています。

具体的な内容はこちらに記載されています。

主に3Dプリンターが使われる場所

最近では最終製品を3Dプリンターで作るという動きもよく見られるようになってきましたが、実験部品の造形や製品評価の試料として造形する場合もあります。

時代とともに3Dプリンターの用途は進化し、より私たちの生活を豊かにしてくれるでしょう。

まとめ

3Dプリンターを使用することで、部品や製品を作成する際の生産時間やコストを大幅に削減できることから、導入しようと試みる企業や大学が多いことは事実ですが、やはり導入費用という壁があるのは避けて通れません。

高い確率で望んでいた結果が得られるのであれば問題はありませんが、製品選びは慎重になる必要があります。

一方で、3Dプリンターを使用するためのスキルが必要であるため、企業や大学が組織での利用にあたり、専門の人材を採用することも増えています。

今後も、3Dプリンターの法人利用者数が増加することが予想されます。3Dプリンターの技術が進歩し、より使いやすくなることで、より多くの業界、分野での利用が期待されています。

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