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業務用3Dプリンターにおける金属3Dプリント技術は、金属切削や鍛造、鋳造などこれまで用いられてきた工法では加工が難しかった、複雑な金属部品をダイレクトに造形できるものです。こちらの記事では、金属3Dプリント技術の特徴や導入におけるメリットや留意点などをまとめました。
金属3Dプリントは、たとえばステンレスやチタン、アルミニウム、インコネルなどの金属粉末に対し、高出力のレーザーや電子ビームを照射することで溶融・焼結させつつ三次元構造を形成していく造形技術のことです。この技術を使用することによって、切削工具の刃が入らない中空構造や内部流路を持った金属パーツを一体で造形できます。
ただし、造形を行う中で大きな熱応力（歪み）が発生することから、パーツをビルドプレートに固定して熱を逃し変形を防ぐための「金属用のサポート構造」が欠かせない点には注意が必要となります。
ここでは、金属3Dプリントの主なメリットについていくつか紹介していきます。以下のメリットに加え、金型が不要であり切削による材料廃棄を削減できることから、希少な金属を用いた場合でも使用量を可能な限り抑えられるといった効果も期待できます。
前述の通りさまざまなメリットがありますが、その反面留意点やデメリットも存在します。導入を検討する際には、注意すべき点についてもあらかじめ把握しておくことが大切です。
金属3Dプリントはさまざまな場面で用いられています。例えば航空宇宙分野ではエンジン部品に、また医療分野ではカスタムインプラント（人工関節）の製造、モータースポーツにおいては、軽量構造体の製造に用いられるなど、極限の性能が求められる分野で実用化されている点が大きな特徴といえます。
この技術を用いることで高価な試作金型の作成が不要になりますので、産業機械で使用する特殊ブラケットや特注のツールを製造する場合、開発期間を大幅に短縮できるとともにコストの低減も期待できます。
金属3Dプリントは、これまでの金属加工技術の限界とされてきた部分を覆し、製品の高性能化に加えて開発スピードの大幅な向上が期待できる技術です。初期投資が高額になる点や安全管理の徹底、後処理に手間がかかるといった課題はありますが、金属3Dプリントの自社導入や活用について前向きに検討してみてはいかがでしょうか。
Q. 金属3Dプリント品は、切削品と同じ強度になりますか？
A.
材料名が同じでも、性能が同一とは限りません。
造形方向、内部欠陥、熱処理、表面状態が性能に影響します。要求性能に合わせた試験片と製品検査で確認してください。 比較対象の切削品と同じ材料名でも、熱履歴や表面の違いで性能が変わります。荷重方向を決め、重要な特性を試験片と実部品の双方で確認してから代替を判断します。
Q. 金属部品を3Dプリントする場合、図面のどこに仕上げ代を設けますか？
A.
嵌合面、ねじ、密封面など精度が厳しい場所を優先します。
造形後に切削や研磨ができる工具の入り方も設計時に確認してください。 後加工が必要な面には工具の入り方と固定方法も必要です。密封面や基準穴を図面で指定し、削る前提の余肉をどこへ置くかを造形担当と相談します。
Q. 金属3Dプリンターの導入と造形外注は、どう比べますか？
A.
年間の造形量と品質管理の負担で比べます。
内製では装置だけでなく、粉末管理、後処理、検査設備と担当者の教育が必要です。まず外注試作で適用範囲を確かめる方法もあります。 まず代表部品を外注で作り、実際の後加工・検査を含む費用を把握します。内製を検討する段階では、年間の稼働量と粉末管理・安全設備・人員を含めて比べます。
外注待ちの長さ、ブレによるスピードの上げづらさ、大型・耐熱部品の作りにくさは、現場の生産性を下げます。 産業用（業務用）3Dプリンターを選ぶ際には、各課題解決に適した機能特徴を持つ製品を選ぶようにするとよいでしょう。ここでは、主な製造現場の課題別に、おすすめの製品を紹介します。
