3Dプリンターは材料革命を起こす可能性がある話

先日、こんなツイートを見ました。

『3Dプリンタでしか使えない合金！？』

異種金属の比重や融点の違いで、インゴットにすると上下で成分分布が異なってしまう問題

このような合金は粉末にして、レーザーで層ごとに造形することで、このバラツキは解消される可能性

将来3Dプリンタだけしか出来ないことは”形状”に留まらなくなるかも！ pic.twitter.com/LqKXQy3tTe

— 松浦機械DX推進室長　松浦悠人 (@yuto_matsuura) February 3, 2022

ここから思った妄想を記事にまとめてみます。

今までの金属や樹脂の成型手段

お店で金属や樹脂の小物入れケースや金属のポールなどが売られていますよね。電気製品の中にも色々な金属や樹脂のパーツが入っています。

今まで、そういった商品に使われている金属や樹脂の成型手段は金型が一般的でした（板や棒形状などの単純な形状は除く）。金属製の型を用意して、そこに溶かした材料を流して冷やすことで作成しています。

そのため、成型材料には溶かして流し込むための「組成の流動性・均一性・安定性」としての物性が求められたのです。これが理由で、長期的に分子構造が安定している材料組成でなければ塊を成型することが難しかったといえます。蒸着や圧着によってできる形状もありましたが、自由な形状となると金型が多かったです。

3Dプリンターが乗り越えられる壁

3Dプリンターで自由な形状を作成するメリットとして金型が不要ですぐに作れるという利点は良く知られています。

今回の話では、上記利点に加えて、溶かして流し込むための「組成の流動性・均一性・安定性」が不要というメリットがあるのではないか？ということです。3Dプリンターはフィラメントという細い糸状の物を先端で溶かして積層していくので、成型する全体の形状の中で物質が混ざり合うことはありません。

フィラメントを作る工程を考えると、前半で書いた「板や棒形状などの単純な形状は除く」というのがポイントで、金型ではない方法で作ることができるため、フィラメント材料に求められる物性要件は金型で作るものとは大きく異なります。要するに、今まで板や棒しか作れなかったような特殊な材質で、どんな形状でもできるようになるということです。夢が広がりそうじゃありませんか！？

色々な材料が続々と開発されている

ちょっと調べただけで、ここ数年で3Dプリンター用に色々な材料が開発されていました。

金属粉で成形 3Dプリンター　松浦機械製作所

耐腐食性と強度が抜群の新合金を開発、3Dプリンタで造形可能に：研究開発：日立

Studioシステム 2 新材料のチタン合金「Ti64」とは？｜3Dプリンティングの「？」と「！」コラム｜3Dプリンター｜丸紅情報システムズ | 丸紅情報システムズ

新アルミ合金について | 金属3Dプリンター総合技術サービス | 日本積層造形株式会社

今後の予想とまとめ

今回は3Dプリンター用の材料について書いてみました。

3Dプリンターで特殊材料のパーツを作るのは金型と比べると量産コストで劣るため、恐らく最初に普及するのは産業用パーツ（電気製品内部の、要求機能レベルが高くコストも高いパーツ）ではないかと思います。

近い将来、ニュースで「3Dプリンターで製作された〇〇パーツによって性能がアップした△△製品！」みたいなものを目にする日が来るかもしれません。

最後まで読んで頂いてありがとうございましたm(_ _)m
おわり。