ここでは、3Dプリンターで電子部品の試作を行った事例をご紹介します。3Dプリンターの導入を検討している方、活用法の見当がつかない方は、ぜひ参考にしてください。
従来、電子部品の試作では、「射出成形」と「切削加工」という方法が用いられてきました。それぞれの特徴は、以下の通りです。
5G・IoTの普及にともない、小型化・軽量化が進む電子デバイス。複雑に入り組んだ精密部品も多く、もはやこれまでの製造方法では作ることが難しくなってきています。そこで活用されているのが3Dプリンターです。
3Dプリンターは、設計した3Dデータと3Dプリンター本体、材料さえあれば短期間で加工することが可能です。金型がいらないうえ、ミクロン単位の穴や中空構造も組み立てをせずに一体成形できます。大量生産には向いていませんが、そもそも試作品なので問題はないでしょう。
近年は、電子機器に必要不可欠なコネクタベース、マイクロプロセッサと回路基板を接続するための半導体チップアレイソケット、半導体実装で使われる半導体ランドグリッドアレイなどの試作品が3Dプリンターで行われています。
電子機器の開発現場では、試作スピードと設計自由度の向上が重要視されています。3Dプリンターは従来の製造手法では難しかった工程を簡略化し、電子部品の試作プロセスを大きく変えつつあります。
従来の電子基板は、外部の製造業者に発注して作るのが一般的でした。しかし、3Dプリンターを用いたAME（追加製造電子機器）では、導電性インクと絶縁性樹脂を同時に積層することで、多層基板を社内で直接製造できます。これにより、設計から製造までのリードタイムが大幅に短縮され、数時間単位でのプロトタイプ作成が可能になります。また、多層構造の検証を迅速に繰り返せるため、開発の柔軟性と精度の向上にも寄与します。
3Dプリンターは、平面だけでなく立体物の表面に直接回路やアンテナを形成する技術にも活用されています。コンフォーマル回路と呼ばれるこの手法では、スマートフォンの筐体裏や複雑な形状の部品表面に配線を描画することが可能です。これにより、従来は別部品として配置していた回路を一体化でき、デバイスの小型化や軽量化が実現します。特にウェアラブル機器においては、限られたスペース内で効率的なアンテナ設計を試作できる点が大きなメリットです。
電子機器の接続部品や筐体の試作では、極めて高い精度が求められます。3Dプリンターの中でも超高精細な光造形技術を用いることで、0.1mm以下の微細な構造を再現することが可能です。これにより、コネクタやソケット、検査用治具などの試作品を短期間で製作でき、部品同士の嵌合テストや操作性の確認を事前に行えます。金型製作前に形状や精度を検証できるため、開発コストの削減と品質向上の両立に貢献します。
世界的な実績を誇るコネクターメーカー・ヒロセ電機では、製品開発サイクルを高速化するために3Dプリンターを導入しました。以前は、求められる要件に合わせて試作型を起こし、試作部品を作っていましたが、試作に1か月程度かかる場合も。
しかし3Dプリンター導入後は、数日あれば検証できる体制を整えられるようになりました。実際に基板に実装したり、嵌合の具合を確かめたりできるようになり、開発スピードの向上を確実に実感しています。
株式会社ＦＵＪＩの電子モジュール試作サービスでは、専用装置を用いて基板設計から造形、部品実装までを一貫して実施します。多層ビルドアップ基板も短期間で製造可能で、従来よりも迅速なプロトタイピングを実現。マスクや治具を必要としないため、低コストかつ柔軟な設計対応が可能であり、開発サイクルの大幅な効率化に寄与します。
石島電子技研の3Dプリンターを活用した試作では、回路設計・基板設計・筐体設計を並行して進め、LEDコントローラのような電子機器を一体的に開発できます。3D-CADと回路CADを連携させることで、部品配置や形状を柔軟に調整でき、短時間で完成度の高い試作品を実現できる点が特徴です。
電子機器向け3Dプリンターを活用すれば、構造体と電子回路を一体化したデバイスの試作が可能です。導電性インクと樹脂を同時に造形し、内部に回路や電池を組み込めるため、ドローンのような複雑な電子機器も一体構造で製作できます。従来の製造工程を簡略化しつつ、設計から試作までを効率化できる点が特徴です。
【目的別】商品開発・
製造を加速する
おすすめ産業用（業務用）
3Dプリンター3選を見る
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。
