蕗ちゃんの道草日記

ロボットは私たちの社会や暮らしを大きく変えるポテンシャルを秘めています。ここでは労働力不足解消や、グローバリゼーションの加速、仕事や生活の充実の3つを解説します。

労働力不足の解消と高齢化社会への浸透
ロボットが人間の仕事を代替・支援することで、労働力を確保できると期待されています。特に日本では、高齢化社会にともなう労働力不足を解消するために、企業が積極的にロボットを導入するだろうと予想されています。


そうした未来では、ロボットは社会に浸透し、人間とともに働くようになるでしょう。例えば、ドローン物流サービス、ロボットタクシー、介護ロボットなどは近未来に普及するとみられています。

グローバリゼーションの加速
ロボットによる翻訳技術が進化すると、グローバル化がいっそう進むとされています。例えば多言語対応のコミュニケーションロボットがあれば、言葉の壁を低くできるでしょう。それによって、国を横断した商売や旅行などが活発になり、グローバリゼーションが進みます。


人の仕事と生活の充実
ロボットは人の仕事と生活を豊かにする役割も期待されています。例えば産業用ロボットは、人間に比べて作業スピードが速く、24時間稼働も可能です。これによって生産性を高めて利益を得やすくなります。また、サービスロボットを使えば、掃除や介護などの負担を減らして、自由な時間を多く持てるようになるでしょう。
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①素材の切断と設置
成型したい素材を、金型でプレスする位置に設置します。このとき、素材が金型に対して大きすぎる場合は、事前に切削加工などを施して加工をしやすくします。


②圧縮・打撃により力を加える
圧縮・打撃によって力を加えるとき、素材をどのような温度で加工するかによって「冷間・温間・熱間」と種類が分かれます。常温に近い温度で加工すればするほど強度が高くなる一方で、素材が変形しにくいため複雑な加工が難しくなる傾向にあります。

③さらに力を加える
圧縮・打撃を受けた金属は、金属内部の気泡などが圧着されることで欠陥がなくなり、結晶が微細化して結晶方向が揃うため強度が高くなります。このとき方向の揃った結晶組織が形成するラインを、鍛流線（メタルフローライン・ファイバーフローライン）と言います。


なお鍛造は素材の強度を保ったまま成型するため、力を加える工程が重要ですが、この工程のために鍛造はほかの加工法に比べて製造コストがかかるともいわれます。

④金型から取り出して成型完了
金型から取り出した製品は、通常さらに切削加工などを加えて仕上げますが、ネットシェイプ・ニアネットシェイプといった精度の高い鍛造加工を用いると、後加工が不要になる場合もあります。

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メリット①：自社製作なら材料代だけで試作できる
自社で3Dプリンターを所有すれば、材料代だけで試作できる点が魅力です。従来の試作では金型も必要なので、金型の材料も必要です。

たとえば、射出成形による試作の場合は、アルミ材などを使った「簡易金型」を用いることが一般的です。金型の強度やコストを下げつつ、実際の製品に近い性能を持たせながら多彩な材料の試作品を作ることができます。しかし、コストは発生してしまいます。

一方の3Dプリンターなら材料代だけで試作できるので、コストを最小限に抑えることが可能です。


インターステラテクノロジズ株式会社、および京都産業大学の事例においても、部品や治具、実験サンプルが必要になった際、自社の3Dプリンターを活用し、すぐに必要なモノを作成しています。

以上の理由から、コストを極限まで抑えるのであれば自社で3Dプリンターを導入することをおすすめします。

メリット②：試作時間を短縮できる
試作期間を短縮できる点も、3Dプリンターを導入するメリットです。

従来の試作は図面への落とし込みや組み立てといった手間や時間が発生するので、期間は長くなってしまいます。しかも外注がほとんどなので、やはり試作の期間は長くなりやすいです。

一方の3Dプリンターを使った試作なら3Dデータさえあれば試作品を製作できるうえ、治具なども簡易的に作れるので、試作期間を大幅に短縮できます。自社で製作することから、輸送の問題も発生しません。

インターステラテクノロジズ株式会社では、試作品や治具を3Dプリンターで作成しており、短期間で部品のシミュレーションを行っています。

したがって、試作期間を短縮するなら3Dプリンターの導入をおすすめします。


メリット③：手軽に何度も造形できる
手軽に何度も造形できることも、3Dプリンターで試作する大きなメリットです。

3Dプリンターがあれば試作の段階で確認しながら製作できるため、完成品のクオリティを高められます。
従来の試作では、たとえ画期的なアイデアが浮かんでもすぐに造形することはできませんでした。しかも、設計にミスがあるとやり直しの期間も長くなっていたのです。

しかし、3Dプリンターを使えばアイデアをすぐに具現化できるうえ、3Dデータを編集するだけなので修正も容易です。

インターステラテクノロジズ株式会社、および京都産業大学では、部品や実験サンプルの作成に3Dプリンターを活用しており、作成したモデルの設計に問題があった場合でも、すぐに修正が可能です。そのため、製造業や教育機関などの現場では、3Dプリンターの導入をおすすめします。
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金属積層造形のデメリットを解決できれば、より優れた造形物を製造できます。
そこで、金属積層造形のデメリットを解決する方法を解説します。


従来製法では製造困難な新部品製造に活用する
鋳造法や切削加工などの従来製法で製作可能な部品で、今後も安定的に入手できる部品に積層造形を適用しても、
多くの場合でコスト高になるのみで、メリットが得られません（工程数減や供給者断絶対応など、他の目的がある場合は別です）。
金属積層造形の設計自由度が高い特徴や分散生産が可能でかつ製造数量の増減に柔軟に対応できる特徴を武器に、
新部品製作の検討がよりメリットを享受しやすいでしょう。
また、金属積層造形でしか得られない材料特性もあります。材質自体の性能を高めると、部品特性の向上も見込めます。


少量の製作に活用する
金属積層造形は、大量生産に向かない代わりに少量の製作を容易に行えます。
また、少量でもシンプルな形状であれば、従来製法のほうがコストを抑制できるかもしれません。
しかし、形状が複雑になるほど、積層造形の方が低コストになる可能性が有ります。

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市場は拡大している
金属造形の市場規模は、2019年度時点で1,300億円ほどでした。しかし、2025年度には2,500億円前後に達すると推計されています。
2014年に金属造形に関わる重要な特許の期限が切れて以降、欧米を中心に開発競争が激化している状況です。
造形速度や精度の向上により、さらに市場は拡大する見込みです。


日本は発展途上にある
日本の金属造形は、発展途上にあります。2019年度の世界市場に占める日本のシェアは、わずか数%程度でした。
経済産業省は産業用3Dプリンタの技術開発・実用化を促進する方針を打ち出していますが、現場では普及が進んでいません。
その背景には、「日本が関わってこなかった分野で金属造形が進んだ」
「日本のものづくりを現場の職人が支えてきた」などの要因があります。
しかし、労働力不足・後継者不足が進む日本で企業がさらなる成長を続けるためには、金属造形などの革新的な取り組みが不可欠です。


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