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Oct 31, 2023

2023 年 3D プリンティング業界幹部調査、積層造形の専門家が今後 10 年間の最大のエンジニアリング課題に取り組む

Nel nostro primo articolo abbiamo esaminato il futuro della stampa 3D utilizzando la produzione additiva.

最初の記事では、積層造形の専門家が水晶玉を見​​つめて 3D プリンティングの将来について考察し、業界の 2023 年のトレンドを予測しました。

2023 年の 3D プリンティング業界幹部の調査では範囲が広がり、3D プリンティングの関係者に 2 つの質問が行われます。 今後 10 年間のエンジニアリング上の最大の課題は何ですか? これを解決するにはどのような技術が必要になるでしょうか?

この質問に答えるアプローチはさまざまで、今後 10 年間の積層造形の進歩に特有の課題に取り組むことを選択した人もいます。 経営陣が最優先に考えているのは、部品あたりのコストを削減し、品質を確実に維持するためのアプローチであり、AM の核となる利点を最大限に活用するにはどうすればよいでしょうか? インテリジェントな生産管理システム、部品設計、物理学に基づいたニューラル ネットワークなど、プロセス オートメーションと加算エコシステムへの AI アプローチの組み合わせについて説明します。 ムーアの法則は 3D プリンティングとどのような関係があるのでしょうか?また、どのようなテクノロジーが普及しているのでしょうか? すべてを結びつける、繰り返し出てくる言葉、それは「制作」です。

他の回答者は別のアプローチを取ります。 全体像は何でしょうか?また、脱炭素化、輸送の電化、グリーン エネルギー生産、インダストリー 4.0 などの重要な世界的問題に対処するためにテクノロジーをどのように展開するのでしょうか? 3D プリンティングと計算材料発見、合成生物学、ロボット工学などの新興テクノロジーを組み合わせると何が得られるでしょうか?

ここでも、Czinger Vehicles などのエンド ユーザーから 3D プリンティング システム、ソフトウェア、材料の最大手メーカーに至るまで、幅広い回答者が調査されました。 そして、注目の画像にもかかわらず、空飛ぶ車について言及した人は一人もいませんでした。 落ち着いて、以下の専門家からの洞察をお楽しみください。

3D プリンティングの専門家は 2023 年に何を予測しますか? 弊社の年次 3D プリンティング業界幹部調査のパート 1 は、こちらからお読みください。 積層造形に関するニュース、分析、洞察を定期的に入手するには、無料のニュースレターを購読してください。

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ブレント・スタッカー博士、最高技術責任者 – 積層造形、3D システム

私は、今後 10 年間のエンジニアリングにおける最大の課題は、交通機関の電化であると信じています。 これは、車両の電動化には、エネルギー生成、送電網の安定性、車両の分散充電、バッテリー技術、および内燃機関による推進ではなく電気推進のための車両コンポーネントの最適化に関連する重大な課題があるという事実によるものです。 積層造形（AM）がこれらの各分野で役割を果たしているのをすでに目にしていますが、自動車の生産と性能、さらには発電、送電、貯蔵を加速するというAMの役割はまだ大きいと思います。

AM がさらに大きな影響を与えるためには、技術、材料、プロセスを大幅に進歩させる必要があります。 1 つのシステム内で複数の材料を使用して、より高い精度と生産性で複雑な複数の材料の形状を構築できることが重要な実現要因になると思います。

エネルギー生成と送電網について考えるとき、目標は、太陽光、風力、化石燃料、水力、原子力など、入ってくるエネルギーのより高い割合を回収することです。 より効率的なエネルギー回収を実現するには、高温材料から作られた複雑な金属部品が必要です。 AM はこれを促進すると同時に、部品の統合による効率化も可能にします。 これは、スイッチや変圧器などのグリッド内の主要コンポーネントにも役立ちます。

私たちが現在生成および配電している電力はすべてバッテリーに蓄え、車両の動力として効率的に使用する必要があります。 私は、AM が次世代のバッテリーや電気モーターの生産において重要な役割を果たすと予測しています。 現在のバッテリー設計には、複数の材料の複雑な層が含まれています。 そのため、電池関連の機能解像度で電池関連材料と互換性のあるマルチマテリアル積層造形アプローチは、電池設計を一変させる可能性があります。 同様に、電気モーターも、ほぼモノリシックな設計から、構造要素やその他のコンポーネントに組み込まれた一体型コイルに移行する可能性があります。 これにより、熱管理が向上し、重量が軽減され、効率とパフォーマンスの向上につながります。 同じ 3D プリンタ内で複数の材料を処理できるため、バッテリーと電気モーターの部品の統合と効率がまったく新しいレベルに引き上げられます。 さらに、組み立てや手作業を減らして新製品をより迅速に市場に投入できるなど、他の業界に対する AM の標準的な利点は、需要の増加に応じて電気自動車の変革を加速するのに役立ちます。

Stratasys 最高技術責任者、Guy Menchick 氏

世界中のメーカーがサプライチェーン全体でコスト増加のプレッシャーを感じ続けているため、ほぼ例外なく、克服すべき最大の課題は、競争力を維持するためにコストを削減できるかどうかです。 特に 3D プリンティングについても同様です。より多くの用途で従来の製造を積層造形に置き換え続けることができるように、部品あたりのコストを引き続き削減することが重要です。 同時に、精度、表面仕上げ、機械的特性など、性能にとって重要な本質的な特性を維持し、向上させる必要があります。 これは主に、システムと材料という 2 つの重要な要素に依存します。

システムコストを削減するには、インクジェットと DLP テクノロジー間の解像度、スループット、価格間の密接な相関関係を断つ必要があります。 解像度を上げると液滴が小さくなります。 少量のドロップではスループットが遅くなります。 それを補うために、より多くのプリントヘッドが追加されることがよくあり、価格が上昇します。 幸いなことに、これらの 3D プリンティング テクノロジーは「ムーアの法則」に従っており、これは基本的に、システムの速度と機能が元の価格の値上げなしに数年ごとにおよそ 2 倍になることを意味します。 一言で言えば、これは、現在産業用部品の生産を可能にしている Stratasys ソリューションの多く (P3 から SAF などに至るまで) はすべて、必ずしも基本コストに反映されることなく、今後数年間で大幅なパフォーマンス向上を享受できるようになるということを意味します。

Nikolai Zaepernick 氏、最高ビジネス責任者兼 EOS マネージング ディレクター

大きな課題はコスト面にあります。 大規模生産と持続可能性の可能性のために積層造形を最大限に活用するには、収益の懸念に留意する必要があります。 課題は、約束された品質を維持しながら、バリューチェーン全体に沿って部品あたりのコストを削減することです。

まず、金属 3D プリンティングのサポートを減らすことで、部品あたりのコストを削減し、新しい用途を開拓できる大きな可能性があります。 サポートフリーに移行することで、AM プロセスを経済的、環境的、時間の面で改善しています。 (構築中にサポートを構築する必要がないということは、粉体層内の材料の溶解が少なくなり、構築速度とサポートの除去コストが増加することを意味します。)

将来的には、新しいサポートの無料ソフトウェア ツールにより、さらに優れたパラメーターと露光戦略を作成して、生産プロセスをさらに最適化することができます。 これには、露光時間の短縮、材料消費量の削減、後処理リソースの節約などが含まれます。

Frank Carsten Herzog 氏、HZG グループ創設者兼マネージング ディレクター

エンジニアリングにおける最大の課題は、3D プリンティングのプロセスを工業生産に移すことです。 これには、AM 生産における高いレベルの信頼性、カスタマイズ性、再現性、スピードを実現すると同時に、部品や製品の大量生産に使用できるようにコストを削減することが含まれます。 大変な仕事だ！

3D プリンターに関しては、これまで別々のソリューションで運用されてきた確立されたシステムの利点をうまく組み合わせたマシンがさらに登場するでしょう。 精度と速度、堅牢性と材料へのオープン性 – これらの点はもはや相互排他的ではなくなり、テクノロジーはより幅広い顧客にとって魅力的なものになります。

ソフトウェアにも大きな可能性があります。 たとえば、インテリジェントなソフトウェアによって、手作業による多大な設計作業が軽減されます。 マシンをより効率的に制御できるため、ユーザーだけでなく生産にもメリットがもたらされます。

グレゴリー・ヘイズ博士、応用技術担当上級副社長、EOS North America

今後 10 年間に業界として私たちが直面する最大の工学的課題の 1 つは、エネルギー、特にグリーン エネルギーの生産とエネルギー貯蔵の複雑さです。 風力、太陽光、核融合、核分裂はすべて、独自で複雑に設計されたコンポーネントにより、積層造形を必要とする製造上の課題を抱えています。 さらに、分散型製造を通じてエネルギー消費を削減すると、世界的に必要なエネルギーが減り、新しいエネルギーの生産を促進できます。 当社が AM の有益な派生的性質を活用して、顧客組織の環境への影響を軽減する新しいソリューションの構築を続ける中で、環境への影響も課題となります。

アンドレ・ウェグナー、オーセンティス CEO

エンジニアリングの最大の課題は、アイデアを部品に変えるまでの時間を短縮することです。 このサイクルを短縮することで、地域の現実に適応した、より優れた、より持続可能な製品を開発できるようになるため、他のすべての製造およびエンジニアリングの課題はこれに次いで優先されます。 これを実現するには、次の 3 つのテクノロジーが不可欠です。

まず、幾何学ではなく言葉でアイデアを伝達できるようにするセマンティクスを開発する必要があります。 幾何学的なデザインは、たとえ注釈が付いているものであっても、それを生成するために使用されたアイデアの一部のみを明確に伝えるブラックボックスです。 顧客のドライバー、機械/材料の制限、エンジニアリングの経験はすべて失われます。 言葉でのコミュニケーションを可能にする新しいセマンティクスにより、以下で説明するように、入力が変化したときにアルゴリズムが製造のための新しいオプションを決定できるようになります。

次に、意味論的な入力を取得し、生産プロセス、パラメータ、設計を定義できる汎用化されたアルゴリズム ツールを提供する必要があります。 これらのツールはすでに開発中ですが、トポロジーの最適化以外にはほとんど使用されていません。 これは変わらなければなりません。履歴、生産、または使用中のソースから生産に関する意思決定を行うために現在利用できるデータの速度と量は、人間の能力と想像力を超えています。

第三に、その能力を完全に表現できるマシンが必要です。 設計通りだけでなく、使用プロファイルや環境にも基づいています。 アルゴリズムは、他の多くのクエリと並行して、「使用状況プロファイルを考慮すると、どの程度の許容範囲を維持できますか?」をクエリできる必要があります。

Wayne Davey 氏、HP パーソナライゼーションおよび 3D プリンティング、Go-to-Market グローバル責任者

私たちが数年だけでなく、今後数か月で直面するであろう最も明白な課題の 1 つは、気候変動です。 新年を迎えても、サステナビリティは引き続きブランドや企業にとって最優先課題であり、単なるトレンドから必須の要素へと移行していくでしょう。 したがって、組織がサステナビリティへの取り組みを加速するにつれて、メーカー、ブランド、その他の組織は、環境への影響をより抑えたエンドツーエンドのソリューションを確実に提供するために、ビジネスとワークフローのプロセスを総合的に検討する必要があります。 これには、企業が提供する材料、その調達先、それらの材料をどのようにリサイクルまたは再利用するかから、使用する製造技術や廃棄物の処理方法に至るまで、あらゆるものが含まれます。

3D プリンティングは、企業がより持続可能なビジネスに変革するのに役立つ実行可能な選択肢です。 HP のデジタル マニュファクチャリング トレンド レポートによると、世界のデジタル マニュファクチャリングおよび 3D 意思決定者の約 50% が、循環経済の促進におけるテクノロジーの効果をさらに探求することに関心を持っており、その結果、生産に使用される材料の数を削減し、追加のプロセスを簡素化して作成することができます。本番システムからの価値。

積層造形は、包装業界でその能力を実証しています。 これは、企業がより持続可能なソリューションを利用しながら、より賢明な意思決定を行えるよう支援するオプションを提供します。 成形繊維は、従来のプラスチック包装に代わる環境に優しく生分解性の代替品として広く認識されており、有害物質の廃棄方法が不要になります。

3D プリンティング技術は進化し続ける必要があり、より多くの産業やより幅広い製品で使用される機会が開かれます。 3D プリンティング業界のこれまでの軌跡を考えると、テクノロジーは今後も革新とアップグレードを続け、よりエキサイティングなユースケースが出現する可能性が高いと思われます。

A.S.博士 Lithoz CEO、ジョン・ホーマ氏

今後10年間、人類が現在直面している最大の障害である気候変動を克服するために、明らかな「効率化競争」が繰り広げられるだろう。

環境に優しい解決策を目指して取り組み、そのような問題を克服することは、今後 10 年間のエンジニアリングの主要な優先事項となるでしょう。 再生可能エネルギーの調達、より持続可能な新しい材料の実現、そして何よりも生産時に必要なエネルギー量の削減が現在、企業にとっての最重要課題であり、そのすべての鍵となるのは効率の向上です。

そのため、イノベーターは、技術革新の要求に対応できる強力で持続可能なソリューションとしてセラミックスをますます考慮するようになるでしょう。 耐久性、生体適合性、柔軟性の点でセラミックスが金属やポリマーに勝る総合的な利点は、セラミックスが市場シェアを拡大​​している理由を証明しており、効率性を求める競争に大きな後押しをもたらすでしょう。

技術的な観点から見ると、3D プリンティングは最初のステップとして、既存の部品をより効率的に再設計します。 第 2 フェーズでは、メーカーはこの技術を使用して、まったく新世代の持続可能で強力なコンポーネントを作成します。

この技術は部品の改良に活用されますが、技術そのものの進歩を推進することも重要です。 次世代の 3D プリンティング技術は、今後 10 年間で開発およびリリースされ、ますます複雑で正確なコンポーネントをより迅速に実現できるようになります。

Bas de Jong、COO、3YOURMIND

分散製造モデルが進化し続け、新たな採用が進むにつれ、エンジニアリング上の最大の課題の 1 つは、積層造形のための生産プロセスを標準化し、スケールに合わせて部品を認定することになります。 現在、プリント オン デマンド テクノロジを備えた多くのメーカーは、独自の方法や測定単位を使用しています。 分散型製造モデルでは、この慣行により、生産現場や部品サプライヤー間で品質やパフォーマンスが異なる可能性がある部品複製の課題が生じます。

これを解決するには、2 つの側面からのアプローチが必要です。 まず、主要な OEM メーカーや材料メーカーからの賛同を得て、標準化組織と協力して、どのような慣行を標準化するのか、そしてその理由についての統一ビジョンを作成する必要があります。 さらに、ソフトウェアおよびマシンのベンダーは、知的財産情報を保護しながら、さまざまなソフトウェア ツールにわたってこれらの製造標準を実行する上で重要な役割を果たします。

解決策を見つけるのはエンジニアにとっての課題ではありませんが、設計特許と製造レシピを保護する製造事業体と、複数の地域または組織にわたってサービスを提供するベンダーやサプライヤーとの間に実質的な協力的な取り組みが生まれます。

IDTechEx、3D プリンティング アナリスト、Sona Dadhania 氏

エネルギーインフラを化石燃料ベースの資源から再生可能エネルギー源に移行することは、気候変動との戦いにとって極めて重要です。 再生可能エネルギーの導入には多数のテクノロジーが必要ですが、その 1 つがエネルギー貯蔵であり、IDTechEx でよく議論されるトピックです。 たとえば、配電網が太陽光発電などのエネルギー源から生成された余剰電力を貯蔵する必要があるため、定置型エネルギー貯蔵用のバッテリーの需要が増加しています。 さらに、化石燃料による発電への依存をうまく減らすためには、太陽光、風力、原子力などの多くの資源による再生可能エネルギーの生成能力を劇的に増加させる必要があります。

この再生可能エネルギーへの移行を促進する重要な要因は、積層造形です。 積層造形は、風力タービンなどの特定の持続可能なエネルギー源の性能、効率、安全性を向上させるために使用できるだけでなく、再生可能エネルギー源の設置コストを削減するためにも使用できるため、この移行を加速することができます。

さらに、部品のカスタマイズや現地での製造とサプライチェーンの実現など、3D プリンティングの従来の利点は、再生可能エネルギーへの世界的な移行に役立ちます。

ケビン・ニコルズ氏、Equispheres CEO

今後 10 年間で、私たちは生産システムとエネルギー使用を持続可能なモデルに変革する必要があります。 これは大局的な課題であり、単一の解決策はありませんが、積層造形は、より効率的で回復力のあるサプライ チェーン、よりエネルギー効率の高い輸送と持続可能なエネルギーを活用した生産を統合する一連のソリューションを実現する重要な要素となります。 、リサイクル可能性が高く、廃棄物の発生が少なくなります。

3D プリントにより、より効率的で複雑な設計が可能になるため、バッテリー技術の向上や軽量で強力な車両などのソリューションが可能になります。 また、より持続可能な製造オプションとなる可能性もありますが、必要な規模でその利点を実現するには、より広範な採用と効率の大幅な向上が必要です。

解決策は協力だと思います。 何十年にもわたって大規模製造を行ってきた人々から製造知識を持ち込み、その知識を活用して AM システムとプロセスを設計します。 AM が主に研究開発とプロトタイピング技術から進化するにつれて、チームワークが増えています。 製造業に長い歴史を持つ企業も個人も、AM パラダイムを新しい方法で捉えており、これがさらなるイノベーションにつながっています。

私たちは、テクノロジーの専門家と製造の専門家の間の協力を継続して推進し、より迅速で、よりコスト効率が高く、より大きな課題の解決に役立つような方法で AM の導入を加速する必要があると考えています。製造プロセスとしてより持続可能です。

ジョン・カウォラ氏、ボストン・マイクロ・ファブリケーションCEO

技術的な障壁は複数ありますが、材料科学と完全閉ループのプロセス制御は、3D プリンティングが技術的ニーズを満たし、メーカーが要求する制御/品質要件を確実に満たせるレベルに到達する必要があります。 ほとんどの 3D プリント材料は、標準的なエンジニアリング グレードの材料に近似しています。 これらの近似値をさらに調整する必要があります。 プロセス制御は製造現場で長年にわたって導入されてきました。 これを添加剤にもっと本格的に応用する開発が必要です。

クシシュトフ ウィルク氏、3DGence 研究開発ディレクター

これまでの数年間で、現在のサプライチェーンがいかに脆弱であるかがわかりました。 企業は材料と物流の節約を追求し、部品供給の高レベルの安全性を維持するでしょう。 これを可能にするために、企業は、AI 対応のインテリジェント生産管理システムを装備することでインフラストラクチャを適応させ、ローカルおよび分散マシンパークの効率を最大化します。 最新の製造技術の普及により、材料在庫の削減が可能になります。 倉庫のデジタル化、AI、機械学習、仮想現実、拡張現実でサポートされるオンデマンド生産など、これらのツールはすべて現代の製造業において重要なものとなるでしょう。 テクノロジーの発展において重要な役割を担うのはエネルギー転換であり、エネルギーの独立性を高め、気候変動の削減にプラスの影響を与える最新のソリューションの出現を加速します。

さらに、今後 10 年間には、地球外のインフラの拡張をサポートする新しいエネルギーと製造技術の開発が期待できるでしょう。 新しい生産システム、エネルギー貯蔵、宇宙での機器やスペアパーツの自動製造、または地元で入手可能な原材料を使用した他の惑星での居住地の建設により、人類の活動は母惑星を超えてますます拡大することが可能になります。

Mimaki Europe、セールス EMEA ゼネラルマネージャー、Arjen Evertse 氏

ミマキの観点から見ると、3D プリントで使用できる材料が拡大しており、これにより当社の 3D テクノロジーが新たな高みに到達し、可能な用途が大幅に拡大されます。 材料の特性に関係なく、安定性や印刷品質を損なうことなく、材料をインクジェット ヘッドから確実に噴射できるようにすることは、大きな課題となります。 これを解決するためにどのような技術が必要かを知ることは、確かにその課題のもう一つの部分であり、重要な材料研究と技術開発が必要です。

Mantle 社 CEO 兼共同創設者、テッド・ソロム氏

今後 10 年間のエンジニアリング上の最大の課題は、差し迫った最大の機会でもあります。 人工知能 (AI) ソフトウェアの力を活用して製造業の世界を再構築する方法。 製造装置が重要なプロセス データを収集できるようになってきていますが、AI を最も効果的に活用してこのデータを分析し、効率と生産性を向上させながらコストを削減する方法で製造プロセスを積極的に変更する方法はまだ決まっていません。

コーラ・リービッヒ博士、Chromatic 3D Materials CEO兼創設者

今後 10 年間のエンジニアリング上の最大の課題は、簡単な指示で複雑なタスクを実行できるロボットを作成することになるでしょう。たとえば、高齢者の家事を支援するツールなどです。 これを達成するには、非常に特殊な要求に合わせて調整できる製造技術が必要です。

ギャビン・ジェフリーズ氏、Fluicell AB 創設者兼 CTO

過去 10 年間で 3D プリンティングは、設計プロセスを支援するプロトタイピング ツールから現在では不可欠な製造技術へと移行し、従来のツールでは不可能な方法で機能部品を製造できるようになりました。

今後 10 年で、3D バイオプリンティングの分野でも同様の移行が起こると予想しています。そこでは、生物学的材料のプリンティングの単純な構築デモンストレーションから、医薬品開発や治療用途に不可欠な生体組織切片の生成へと移行することになります。 。 同種異系または自家由来の患者固有のヒト組織に焦点が当てられ、パーソナライズされたバイオプリントソリューションの確立に重点が置かれる可能性があります。

患者固有の組織を構築する場合、3D バイオプリンティングは複雑なプロセスの最初のステップにすぎません。 唯一無二のサンプルの監視、品質管理、機能評価を行う技術を確立する必要があります。 組織の完全性と機能を維持するには、ホログラフィック位相顕微鏡や電気インピーダンス監視など、非破壊的で理想的には非接触の技術が必要になる可能性があります。 組織を免疫反応から保護しながら治療上の利点を活用するには、新しい送達技術も確立する必要があります。

現在、各国のネットワークと規制機関がこの取り組みに参加し始めており、2022 年の FDA 近代化法や ATMP (高度治療医療製品) ネットワークや 3R (削減、代替) などの組織の活性化などの取り組みによってその反応が見られています。 、Refine) の実装、どちらも動物や単純な生物学的システムの代わりに設計された組織を使用する方向への移行に焦点を当てています。

Luo Xiao-fan、Polymaker CEO

ほとんどの積層造形技術にとって、プロセスの複雑さが依然として最大の技術的課題であると私は考えています。 ほとんどの従来の製造技術とは異なり、3D プリンティングには多くのプロセス変数があり、プロセス、材料、幾何学的構造の間には高度に結びついた関係があります。 従来のプロセス開発および最適化パラダイムは、3D プリンティングの非常に複雑なプロセス特性に適応できなくなりました。 これは、3D プリンティング業界が依然として直面している一連の課題にもつながっています。プロセスの開発と最適化には長い時間がかかり、印刷プロセスの制御は難しく、品質の一貫性は低く、パフォーマンスは予測不可能です。

この問題を解決するには、多くのテクノロジーを連携させる必要があります。 まず第一に、印刷プロセスの物理モデルの構築を改善する必要があります。 学術界は過去数年間に多くの研究を行っており、良好な基盤が築かれたと言うべきです。 次に必要なのは、3D プリンティングプロセスを研究するための主要なツールとして、これらの正確で検証された物理モデルに基づくシミュレーション ソフトウェアを開発し、同時に、機器、材料、プロセスの適合する標準化されたデータベースを確立することです。 この基盤により、プロセス開発、最適化、制御のアプリケーションを、特定のテクノロジーとアプリケーション要件に基づいて構築できます。 ここでの技術的可能性は比較的豊富で、人工知能やデータサイエンスと組み合わせて効率的なプロセスの最適化を実現できます。また、ハードウェアのオンライン監視と組み合わせて印刷プロセスの閉ループ制御を実現することもできます。設計ソフトウェアと接続して、設計から生産までの完全な閉ループを形成します。

上記のテクノロジーの実現には多大な投資と多分野にわたる取り組みが必要ですが、これは積層造形がその可能性をさらに実現し、真に主流の製造技術になるためには解決しなければならない技術的な限界でもあります。 私たち (Polymaker) も、過去数年間に多くのパートナーと多額の投資を行い、大きな進歩を遂げてきました。 2023 年には、より奥深いソリューションを市場に投入する予定であり、ここでもご期待ください。

Hardik Kabaria 氏、Carbon ソフトウェア担当副社長

設計および製造分野には、今後数年間にわたって統合エンジニアリング ソリューションを通じて対処する必要がある特定の問題点があります。 たとえば、エンジニアが製品を設計する際、CAD および CAE ソフトウェア パッケージを利用しながら、機械コンポーネントや電気コンポーネントの設計プロセス中に反復的に行われる可能性のある大量の手作業が存在します。 ここ数年で、物理学に基づいたニューラル ネットワークなどのツールが CAD や CAE の世界の問題に適用され、これに対抗するために設計プロセスの自動化に向けた大きな進歩が見られました。

エンジニアは、断片化されたプロセスにも課題を抱えています。 設計段階で使用されるプロトタイピング プロセスは、特に開発タイムラインや部品あたりの推定コストに関しては、実際の製造プロセスとは関連していません。 この断絶は、摩擦、イノベーションの制限、市場投入までの時間の遅れにつながる可能性があります。 ただし、積層造形業界ではプロトタイピングと製造プロセスの連携を高める進歩があり、今後数年間でさらに合理化されると予想しています。 たとえば、Carbon は、製品の設計、開発、製造プロセスを統合し、デザイナーやエンジニアがアイデアから設計、最終生産までシームレスに移行できるようにするソフトウェア ソリューション Design Engine を作成しました。

同様に、エンジニアは現在、製造部品の計測と、自動化されていない、または成熟していない意図された設計との間のフィードバック ループに対処する必要があります。 私たちの業界全体が、プリント基板やチップから航空機のタービンブレードや翼などの大型機械部品に至るまで、製品の物理コンポーネントのメーカーの設計プロセスを再発明しており、これらのフィードバックループは改善されるでしょうが、それには時間がかかります。 時間が経つにつれて、システムとプロセスが開発され、成熟するにつれて、製品開発サイクルはより効率的、高度かつ合理化され、企業がより優れた製品を開発し、より迅速に市場に投入できるようになります。

ション・アンダーソン氏、B9Creations CEO

環境、社会、ガバナンス (ESG) 要素が企業の関心を高め続ける中、持続可能性は今後 10 年間のエンジニアリング上の最大の課題となるでしょう。

アディティブは、廃棄物の削減とサブトラクティブ製造の比較から、現場での印刷による二酸化炭素排出量や部品の移動量の削減に至るまで、製造部門の環境への影響の削減に貢献するものとして広く認識されていますが、今後は企業が次のような取り組みを必要とする方向に移行し始めるでしょう。 3D プリント部品から後処理廃棄物の流れに至るまで、ESG への影響を分析します。

Eric Bert 氏、InkBit コマーシャル担当上級副社長

私たちの業界に焦点を当てても、寸法精度、材料特性、部品あたりのコストは依然として解決すべき課題です。 AM は従来の製造方法と競争し、それらの要素で勝つことができなければなりません。私は、ほとんどの場合、高スループットのインクジェットがその答えであると信じています。 Inkbit にとって、AM に求められる寸法精度と全体的な構造品質を提供しながら、部品あたりのコストを削減し、従来の技術や他の AM プロセスとの競争力を維持することが最優先事項です。 材料の特性も重要な要素です。ここでも、設計者は材料と形状のどちらかを選択する必要はありません。AM は材料を提供していませんが、従来の形状では複雑な形状が許可されていないため、両方を選択することはできません。AM は、次のことを行うことになっています。真の自由なデザインを提供しますが、実際のところ、素材の選択がまだ限られていることが多いため、私たちはまだその実現に向けて取り組んでいます。 そしてもちろん、これが私たちが Inkbit で取り組んでいることです。私たちの材料は耐久性、耐衝撃性、長期の紫外線暴露に耐えるように配合されており、常にさらなる開発を行っています。 当社では閉ループのフィードバック制御を使用して再現性のある寸法精度を保証しており、システムの生産性により非常に競争力のある部品あたりのコストを実現しています。

アレッシオ・ロルッソ氏、Roboze CEO 兼創設者

高性能熱可塑性材料を使用した部品の積層造形における当社の経験は、近年、従来の製造プロセスに統合できる能力を実証し、短期的には最初の具体的な利点として、製造コストと納期の削減を実現しました。

今後 10 年は、産業用積層造形のメリットに対するエンドユーザーの認識を高める鍵となります。 これは、持続可能性と生産のすべての段階へのテクノロジーの統合という 2 つの異なるレベルで展開されると考えられる新たな課題につながります。 Roboze はすでに両方の分野に取り組んでおり、まったく新しい競争力のあるエコシステムの研究開発における当社の強い性質によって支持される革新的な技術や材料だけでなく、より持続可能なビジネスおよび財務モデルも提案しています。

Raise3D 創設者兼 CEO、Edward Feng 氏

過去 30 年間の発展に関して、今後 10 年間の 3D プリンティング市場の課題は何でしょうか?

TOEの枠組みを使ってまとめたいと思います。TはTechnology、OはOrganizational Structure、EはEnvironmentです。 今後 10 年間の最大の課題は、おそらくこれら 3 つの側面に存在します。

テクノロジーに関しては、テクノロジーの反復の可能性と自動化がサポートできるかどうか、これを従来の CNC と組み合わせる方法、または従来の製造方法を部分的に置き換える方法など、新旧の技術ルート間の互換性を指します。 組織レベルでは、チームとそのパラダイムは、3D プリンティングなどの新しいテクノロジーを吸収するために開発のペースに合わせる必要があります。 組織にとって、イノベーションの失敗に対して一定の許容範囲を持つ余裕があるかどうか、再イノベーションからの利益が期待を満たすかどうか、コスト削減が 3D プリンティング技術を導入する努力に値するかどうかを評価することが重要です。 さらに、環境の観点から、組織は、現在のビジネスを強化する目的がある場合、政府の政策や業界の競争が企業の 3D プリンティングの優先順位に影響を与える可能性があることを認識する必要があります。

現実の世界では、新しいテクノロジーに直面したときの TOE の準備状況は、ヨーロッパ、米国、アジアでは異なります。 分野や業界、企業によっても違いはあります。 したがって、TOE の多様性は、今後 10 年間に 3D プリンティングを実現するために解決すべき最重要課題になると考えています。

Jason Fullmer 氏、Formlabs 最高執行責任者

今後 10 年間のエンジニアリング上の最大の課題は、マス カスタマイゼーションの需要の増大に対応することと、より高速で機敏で、今日のシステムと同等のコスト効率を実現する新しいテクノロジーのサプライ チェーンを設計することです。 3D プリンティングはこれらの課題の両方をサポートし、効率的でコスト効率の高い国内生産を可能にし、材料費や人件費を増やすことなく消費者ガイドを大規模にカスタマイズできる機能を提供します。

たとえば、Formlabs オートメーション エコシステムは、労働力を最大 80% 節約し、部品あたりのコストを 40% 削減し、包装廃棄物を最大 96% 削減しながら、生産性を 3 倍向上させます。 マルチユーザー、マルチマテリアルのプリンター群を管理する機能を備えたオートメーション エコシステムにより、継続的な生産が可能になるため、ユーザーは複数の印刷物を送信して夜間から週末まで稼働させることができ、大量生産が現実になります。

フィリップ・クレイマー氏、DyeMansion 社 CTO 兼共同創設者

デバイスのエネルギー効率が向上しても、人口増加と収入の増加によりエネルギー需要の大幅な増加に直面しており、その結果、製品やサービスに費やすお金が増加しています。 私たちは気候変動と戦うために新しいテクノロジーに依存することが多いですが、既存のテクノロジーの改善も同様に大きな影響を及ぼします。

ソーラーパネルやバッテリーなどの持続可能なエネルギー源の計画、製造、設置には、高度なスキルを持つ人材と多大な労力が必要です。 例として、家の屋根に太陽光パネルを設置してみましょう。 誰かが計画を立て、部品を製造し、高度な訓練を受けた技術者が設置する必要があります。 このプロセスの一部を自動化し、（AR などを介して）熟練した人材の必要性を減らすことが、増大するエネルギー需要を満たす鍵となります。

ウラジミール・ナブロツキー博士、シーメンス・エナジー、積層造形技術責任者

今後 10 年間のエンジニアリング上の最大の課題は、間違いなく産業の脱炭素化とエネルギー転換です。 私は積層造形がこの課題の解決に重要な役割を果たすと強く信じています。

バイオ燃料とグリーン水素で動作するガスタービンは、将来のエネルギーミックスにおいても引き続き必要とされます。 AM が設計したガス タービン バーナーを使用すると、設置済みのタービンでもアップグレードして、最大 100 パーセントの水素を使用できるようになります。 AM が設計、製造した高温合金タービンブレードとベーンは、タービン効率を大幅に向上させ、その結果、燃料消費量と排出ガスを削減します。

AM を使用して燃料電池と熱交換器を製造すると、効率と信頼性が大幅に向上します。

最後に、AM コンポーネントをリサイクルすると、材料の需要と排出量が削減されます。

Max Siebert、レプリカ CEO

私はエンジニアリング業界にとって 2 つの大きな課題があると考えています。それは、持続的なサプライチェーンの混乱と気候変動です。 デジタル在庫による分散型製造は、物理的な在庫を排除し、いつでもどこでも必要な量だけを生産することで、より環境に優しく、より回復力のあるプロセスを開発する上で重要な役割を果たすことができます。 3D プリンティングは、この目標を達成するための本格的な生産方法としてすでに確立されています。 しかし、今後数年間で、真に規模を拡大するには、企業や大学でのより多くのトレーニングと教育が必要になるでしょう。 さらに、3D プリントを量産するにはコストを下げる必要があります。 私の目から見ると、ペレット印刷は、材料の製造プロセスを合理化してステップ数を減らしてコスト削減を実現できる革新的な例です。

ポール・ホルト、Photocentric 創設者

エンジニアリングにおける最大の課題は、自動化された大量生産のための持続可能なソリューションを開発することです。 成功の鍵は、ビッグデータの使用を通じてエネルギー、時間、材料の節約という点でプロセス効率を高めるスマート ソフトウェアの開発です。 ハードウェアの観点から見ると、スケーラブルなモジュラー システムの設計が、パーツのニーズをオンデマンドで満たすための答えとなります。 最後に、大量生産の産業要件に適したリサイクル可能な材料を作成すると、エコシステムが完成します。

ザビエル・マルティネス・ファネカ氏、BCN3D CEO

今後 10 年間に製造業が直面する最大の課題の 1 つは、生産プロセスにおける自律性と制御の向上の必要性です。 これには、製品を現地で生産し、特定のニーズに合わせてカスタマイズし、サプライ チェーンをより詳細に制御する機能が含まれます。 ただし、現時点では、3D プリンティング技術は、この可能性を完全に引き出すのに必要な成熟レベルにまだ達していません。

この課題に対する解決策の 1 つは、VLM (Viscous Lithography Manufacturing) など、製造の中心となる可能性のある高度な 3D プリンティング技術の開発です。 このテクノロジーにより、企業は設計から最終生産に至る製品の製造ライフサイクルを完全に制御できるようになる可能性があります。

アオ・ダンジュン氏、Creality CEO

最大の課題は、印刷品質と成功率の確保を両立させながら、いかにして現状の5～10倍の印刷速度を実現するかということだ。 さらに、高速 3D プリンター用の印刷材料、特に工業用グレードの 3D 印刷材料の範囲を拡大する必要があります。 3D プリンティングは、多方面からの取り組みが必要な学際的なテクノロジーです。 私たちはさまざまな分野のパートナーと協力して相乗効果を生み出し、3D プリンティングの力を活用してインダストリー 4.0 を推進していきます。

Doug Kenik 氏、Markforged、SW 製品管理ディレクター

過去数年間の製造状況と要件の進化を見ると、業界がエキサイティングな方向に向かっていることがわかります。 2 つの新たなトレンドが業界に影響を与えるでしょう。1 つは効率を高めるためのサプライ チェーンの破壊とローカリゼーション、もう 1 つは物理的な世界ではまだ匹敵しない、デジタル世界での開発のスピードです。

これら 2 つのトレンドの衝突により、製造とエンジニアリングの課題が表面化し、効率を向上させ、短期間で物理的とデジタル間のギャップを埋めるために、さらなる製造の破壊が求められます。 これは、大規模なオンデマンド要件と、迅速に反復してコストのかかるオーバーヘッドを抑制するためのビジネス ドライバーの現れです。

この課題を克服するには、積層造形などの成熟したローカライズされた製造を行って従来のプロセスを強化し、データとソフトウェアを介してデジタルオートメーションと組み合わせて、従来の製造と新興の製造の効率を高める必要があります。 自動化による効率はすぐに実現されますが、データとソフトウェアを正しく組み合わせた場合にのみ活用できます。

ジェイソン・ヴァグノッツィアディティブ マニュファクチャリング担当グローバル バイス プレジデント、ブラスケム氏

従来の製造における二酸化炭素排出量を削減するためのグリーン エンジニアリングの推進は、私たちが注視している重要な傾向です。 私たちは、積層造形が、企業が製造に対するより持続可能なアプローチを開発する上で重要な役割を果たすことができると信じています。

Steffen Schmidt 氏、CTO、デンマーク AM ハブ

真の持続可能な製造は大きな課題となるでしょう。 あまりにも多くの企業が、自社の生産における内部エネルギー使用量をわずかに変更することでイメージをグリーンウォッシュし、この小さな取り組みだけで満足しています。 しかし、彼らは、生産する製品とその生産方法を変えるという本当の課題に取り組むことはほとんどありません。

スコープ 1 と 2 の排出削減は多かれ少なかれ 1 回限りであり、世界全体の CO2 排出量を継続的に削減するものではありません。

これを変える唯一の方法は知識によるものであり、顧客とメーカーの両方が持続可能な製品と生産の重要性を認識し認識しています。 知識のトレーニングと普及が鍵であり、3D プリンター、CAD、3D プリント関連ソフトウェアのすべてのメーカーはこれを実装し、サポートする必要があります。

先進材料加工研究室、モアタス・アッタラー教授 (AMPLAB)、バーミンガム大学

ウクライナとロシアの戦争により、持続可能なエネルギーが工学上の主要な課題であることが明らかになりました。 3D プリンティングは、再生可能エネルギー源と持続可能なエネルギー源の両方の導入を加速する上で大きな役割を果たす可能性があります。 私は、コンクリート 3D プリントまたは原子炉コンポーネントの 3D プリントによって、原子炉とそのコンポーネントの建設に 3D プリントが使用されることを期待しています。 重要な状況を変えるのは核融合の開発でしょう。 3D プリンティングは、核融合における極限状態に対処するためのコンポーネント、特に冷却されたプラズマに面するコンポーネントの製造に使用できます。

Sylvia Monsheimer 氏、エボニック インダストリーズ AG、産業用 3D プリンティング部門責任者

今後 10 年間の主要な工学的課題は、最初の大規模な産業用灯台用途を実現することになるでしょう。 確かに、これには、プロセスの高速化、よりアプリケーション固有の材料、生産チェーン全体に沿ったデータ処理と自動化、実証済みのスケーリング効果など、さまざまな側面が前提となります。 結局のところ、単一のテクノロジーだけでは大規模な 3D プリンティングの束縛を解除することはできません。決定的なポイントとなるのは、統合された生産チェーンであるということです。 エボニックでは、あらゆる業界にわたる10年間の新たな無限の3Dアプリケーションが、適切な高性能材料を開発し、市場の成長に合わせて生産能力を拡大する当社の能力に貢献し、信頼を築き、市場を積極的に形成し、常に1つであり続けることを期待しています。一歩前進してください。

アレクサンドル・ドルセッティ氏、Sculpteo CEO

今後 10 年間の最大の課題は、3D モデルの設計と利用可能性になるでしょう。 私たちはこれまでにハードウェアの大幅な拡張を見てきましたが、3D モデルの作成は依然として複雑です。 それにもかかわらず、市場を説得し、部品の信頼性を提供するために必要な強力なシミュレーション ツールだけでなく、3D ファイルのモデリングにおける自動化も見られ始めています。

機械メーカー、材料開発者、およびサービスプロバイダーは、新しいアプリケーション、特により大きなシリーズを開発するために顧客が要求する再現性、品質、特性、および部品あたりのコストを満たすためにテクノロジーを継続的に改善するという主な課題を抱えています。

Gareth Neal 氏、Xaar 社、3D プリンティング & アドバンスト アプリケーション、EMEA およびイスラエル担当ビジネス開発マネージャー

一言で言えば、エネルギーです！ 全固体電池から水素燃料電池に至るエネルギーソリューションの開発と、これらの技術と市場を実現する上でデジタル製造技術が果たせる役割は、今後 10 年間でますます重要になるでしょう。

適切な素材を使用して、あらゆる形状を厳密な仕様に合わせてデジタル印刷できるため、今日のアナログプロセスに比べて時間を節約し、コストを大幅に削減できます。 ここでは、Xaar の高粘度テクノロジーや粒子充填機能などの新機能により、使用可能な解像度と速度での開発が可能になり、この成長分野における新しい積層造形アプリケーションが推進されます。

Greg Brown 氏、Velo3D テクノロジー担当副社長

システムの生産性が向上し、部品が大きくなり、熱くなるにつれての熱管理/歪み。 小規模システムでのこれらの問題に対する従来の解決策の一部 (例: 部品の変形を防ぐために厚いビルドプレートを利用する、部品に加工ストックを追加する、部品の過熱を避けるために「ゴースト部品」​​を追加する) は、システムが大型化して高速化するにつれて追いついていません。 レーザー粉体層融合に関連する高品質を維持しながら、システムの生産性を向上させ、印刷コスト/kg を下げ続けるためには、部品のスライシング、その場計測、ハードウェア、およびシミュレーションの緊密な統合が必要となります。

博士。 ジェラルド・ミッテラムスコグラー氏、Incus CEO

ヨーロッパの産業界にとって今後の課題の 1 つは、二酸化炭素排出量の削減により 2030 年のエネルギーと気候の目標を達成することです。 3D プリンティングは一般に、最適な技術ソリューションの開発に役立ちます。 Incus では、当社のリソグラフィーベースの金属製造技術がイノベーションを可能にし、Incus 製品が将来の課題の解決に役立つと強く信じています。

ユアン・ボールドリー氏、Czinger Vehicles チーフエンジニア

おそらくテクノロジーの拡張が最大の課題ですが、Divergent と Czinger はこの課題に真っ向から取り組んでいます。 2022 年だけでも、デザイン、印刷、後処理、自動組立に至るまで、すべて社内で開発された新しい素材、新しい機械、新しいプロセスなど、テクノロジーのあらゆる側面で大幅な改善が見られました。 明らかなことは、大きな進歩を遂げるには総合的なアプローチが必要であるということです。 Divergent では、テクノロジーのアプリケーションの商業的実現可能性の向上に貢献するあらゆることに取り組むエンジニアと技術者を擁しています。 当社が印刷する粉末、使用する表面処理、接着剤を開発する材料科学者から、当社が使用する最も効率的なプリンターの設計と開発に貢献する AM エンジニアまで、あらゆる分野にレーザーを注力するエンジニアと技術者。これらのプリンター、ソフトウェア/CAE/最適化エンジニアの使用により、設計プロセスが加速され、3D プリンティングの真の力を活用できるようになり、その作成に必要な材料とエネルギーの点で最適化されたコンポーネントとアセンブリを製造できるようになります。 。 私たちツィンガー社の幸運な社員は、これらすべてのテクノロジーをすぐに利用でき、これらのテクノロジーを使用して、当社のブランドの柱の 1 つである「革新的なテクノロジー」を実証する、非常に多くの「世界初」を備えていると当社が信じているハイパーカーを作成しています。

ダイバージェントとチンガーの関係 (私たち全員がトーランスの同じ敷地にいます) は、さまざまなレベルでユニークな共生の機会を提供します。 製品を作成する際、Czinger の要求/願望は、Divergent が作成するテクノロジーを推進するのに役立ちます。Czinger のエンジニアは、Divergent チームがアイデアの実現を可能にするよう後押しします。 Czinger では、Divergent は自社のテクノロジーを磨き、検証するための社内の実世界アプリケーションを備えており、それをより広範な自動車業界に提供しています (トリクルダウン効果)。 Divergent や Czinger のような企業が設立され、テクノロジーの一部ではなく全体を理解することに重点を置いているため、テクノロジーの拡張が可能になり、将来すべてのものが作られる方法になるでしょう。

Vadim Fomichev 氏、Thor3D セールス ディレクター

3D プリンティングはメーカーにとって大きなチャンスを提供しており、私たちの予測では中小企業だけでなく重工業も 3D プリンターの習得に興味を持っていると想定しています。 大規模な場合は迅速な大量生産が重要ですが、印刷速度は依然として課題です。 3D プリント速度の限界を克服するには、エンジニアはおそらく人生最大のジレンマを解決する必要があります。 場合によっては、次の層を追加できるように物質を冷却するためにノズルを低速で動作させる必要がありますが、量産では厳格な期限を守ることが求められます。

2番目の課題は自給自足です。 ロボットマニピュレーターが作業を行う現代の組立ラインを思い浮かべてください。 十数台のこれらのロボットには、オペレーターは 1 人だけ必要です。 エンジニアは 3D プリンターを自動化して十分信頼性の高いものにし、大規模な生産でも 1 人か 2 人のオペレーターだけでプリンターを管理できるようにできるでしょうか?

AM-Flow、最高商業責任者、Carlos Zwikker 氏

今後 10 年間のエンジニアリング上の最大の課題は、スマート AM ファクトリーを構築することになるでしょう。 これまで私たちは、AM 市場成長の主な原動力は部品あたりのコストの削減であるという主要なメッセージに焦点を当ててきました。 そして、これは今でも真実であり、今後数年間も引き続き関連性のあるメッセージであり続ける可能性が最も高いと私たちは信じています。 市場は成長を続けていますが、AM 出力の拡大は手作業によって妨げられています。 手作業のコストは、AM の生産量を拡大する上での阻害要因となっています。 ワークフローの自動化は部品あたりのコストを削減するための前提条件であり、スマート AM ファクトリー作成の基礎です。 また、部品あたりのコストが削減されたことで、実行可能なビジネス ケースを備えたより多くのアプリケーションが利用できるようになり、これらの実行可能なビジネス ケースがさらなる成長を促進します。

今後 10 年間のエンジニアリング上の課題は、MES プラットフォーム、プリンター、後処理ワークステーションなどの非通信垂直部門から、AM 生産施設全体で完全に接続されたエンドツーエンドのデジタル スレッドに移行することです。

この旅は印刷技術と AM 製造プロセスの成熟と並行して進行するため、私たちはまだその旅の始まりにすぎません。 AM-Flow は、自らを将来のスマート AM ファクトリーの原動力であり、ハードウェアおよびソフトウェアのワークフロー自動化ソリューションのプロバイダーであると考えており、スマート AM ファクトリーのデジタル イベント チェーンに貢献する他のすべての企業との協力を積極的に模索しています。明日の。 私たちは、3D プリント工場の自動化という難題に取り組むすべての企業の間で、より緊密な協力関係が生まれると考えています。 エンドカスタマーにとって、Smart AM Factory の構築は、単により多くのプリンター、複数の後処理ユニット、ワークフローの自動化などを取得するだけではありません。

François Leclac 氏、Creaform プログラム マネージャー

今後 10 年間は間違いなく多くの課題に満ちているでしょうが、そのうちの 1 つは市場投入までの時間、つまり新製品 (または新世代) の開発と生産に必要な時間だと思われます。 労働力がますます不足する中、企業は製品をより迅速に開発するというプレッシャーが増大するでしょう。

製品開発のスピードアップに役立つテクノロジーは、必ずこの問題の解決に役立ちます。 もちろん、既存のオブジェクトをデジタルプロセスに取り込む際に重要な資産となる 3D スキャンは、間違いなく大きな貢献となるでしょう。 3D スキャナーでデータをキャプチャしたら、そのデータを処理して使用するソフトウェアも考慮すべき重要な側面になります。 プロセスの各ステップはますます重要になり、時間の無駄は許されなくなります。

Sam O'Leary 氏、SLM ソリューション CEO

問題を説明できるかどうかはわかりませんが、それが何であれ、コラボレーション、イノベーション、オープン アーキテクチャを通じて解決する方法を見つけることができると言えます。

François Leclac 氏、Creaform プログラム マネージャー

3D プリンティングの将来は、産業用になるかどうか、それが課題です。 これが、3DCeram が自動化可能なトップダウンという技術的な選択を行った理由です。 大量生産という工業的な状況においては、この選択に疑問の余地はありません。 大量に生産するには、汎用性があり、大きな部品を印刷することもできる大型のビルド プラットフォームが必要であることを私たちは知っています。

ご存知のとおり、工業段階への移行は、プロセスの自動化を必要とする生産速度を意味します。 これは、ユーザーフレンドリーなソフトウェア インターフェイスで実行する必要があります。3D プリンティングのさまざまな段階は、AI を使用してインテリジェントな方法で制御され、実行の開始とプリンティングの監視、自動濾過と洗浄システムによって、最後の部分、発射準備完了！

11 月の Formnext では、3D プリンティングを生産ワークショップに統合したいメーカー向けに、少ない人員で適切な生産速度に到達できる半自動ラインを紹介しました。

マ・ジンソン氏、ユニオンテック社ゼネラルマネージャー

流通型製造の実現に向けて、中長期的には低コストで高効率、高一貫性、高安定性といった生産要求に応じた製品性能を実現することが大きな課題となっています。

解決策には次のようなものがあります。

1. デザイン：新デザインプラットフォームDfAM等の採用

2. 材料のブレークスルー: 3D プリンティング材料は、3D プリンティング業界の発展の原動力として、常に業界の発展において極めて重要な役割を果たしてきました。 したがって、3D プリント材料は 3D プリント技術を開発するための重要な基盤です。 材料の開発は、ある程度、3D プリンティングがより広範に応用できるかどうかを決定する主な要因の 1 つです。

2023 年以降、材料特性、グラデーション マテリアルの実装、マルチマテリアル プリンティングがさらに発展すると予想されます。

3. 印刷コストは、生産量の増加傾向に合わせてさらに削減されます。

4. 後処理技術はさらに開発されます。現在、後処理は複雑でコストがかかります。

5. デジタル製造プロセスチェーンは、3D プリンティングによって形成された機敏なビジネスモデルの需要を組み込むためにさらに強化されます。

6. プロセスチェーンが統合されるにつれて、機器の相互通信の傾向とパラメータセットが必要になります。

Shining 3D、会長兼CEO、リータオ氏

エンジニアリングの課題は「精度」と「スピード」です。 それは主に、高速で安定した一貫した製造能力を達成するという課題に反映されています。 製品の品質の一貫性をどのように達成し、製造プロセスの標準化を改善するかは、Shining 3D が各製品とソリューションを市場に投入する際に重視する価値でもあります。 特に、3D プリンティングプロセスは、サブトラクティブマニュファクチャリングや金型製造のプロセスと比較して、プリント製品の品質管理の点でより多くの変動要素を伴います。 プロセス全体の品質をどのように監視・追跡するかは、各種センサー、内部構造や外観の3次元計測、ソフトウェアアルゴリズムやAIによる解析能力などのエンジニアリング技術を総合的に応用するシステムエンジニアリングの課題となります。

3D プリンティングの自然な美しさは、より複雑な有機構造を製造できることにあります。 印刷部品の品質管理に対する要件がますます厳しくなっているため、2 次元イメージャおよび 3 座標寸法測定テクノロジにとっても、より大きな課題となっています。 したがって、Shining 3D の高精度 3D スキャンおよび検査ソリューションは、積層造形部品の本格的な測定にもますます使用されています。 バリューチェーンの高速化に対応するには、品質管理に関わるさまざまなエンジニアリング技術を体系的に統合することが極めて重要であると考えられています。

HeyGears CEO、グイ・ペイヤン氏データはインテリジェントな生産全体を通じて重要な要素であるため、デジタル チェーンの開発と適用は、積層造形の開発において直面しなければならない重要な課題です。

課題に対処するには、2 つの問題が密接に関連しています。 一方で、デジタル チェーンでは、実際のアプリケーション要件に基づいた統合されたデジタル ソリューションを形成するために、3D プリンティング ハードウェアとソフトウェアを効果的に接続する必要があります。 したがって、デジタル素材、人工知能、ソフトウェア、ビッグデータ処理などの専門技術は注目と投資に値します。

一方で、消費者の考え方にも配慮する必要があります。 中長期的には、消費者の消費パターンの増加と消費習慣の変化により、3D プリンティング アプリケーションに対するより高いレベルの需要が生み出されるでしょう。 これにより、ハイテク 3D プリンティング商品と高品質のサービス プロバイダーの開発と成長が促進されます。 テクノロジーの普及の道筋はたどることができ、より多くの分野でのデジタル応用の上陸と促進により、3D プリンティングは私たちの生活においてより大きな役割を果たし、より多くの利便性と利点をもたらすでしょう。

技術研究開発への投資を通じて課題に対処し、人材を惹きつけ、確保し、継続的に投資する必要がある。 テクノロジーの発展は人々の生活に素晴らしい変化をもたらすことがあります。 重要な点は、常にアプリケーション要件から開始し、産業能力と基盤となる 3D プリンティング デジタル テクノロジーを組み合わせ、データ収集、データ管理、モデル設計、3D プリンティング機器、3D プリンティング材料、後処理などの生産プロセスをインテリジェントに統合することです。

ハイエンドのインテリジェント製造市場を対象とした研究開発の取り組みと比較して、応用 3D プリンティング技術の障壁を下げる普及が共存することになります。 新しい用途向けの 3D プリンティング製品の継続的な開発により、3D プリンティング業界は将来、人々により多くの利益をもたらすと私は信じています。

Jin Tianshi 氏、Voxeljet China マネージング ディレクター

今後 10 年は、積層造形技術と顧客のニーズが相互に影響し合い、形づくられる 10 年となるでしょう。

3D プリントの価値ロジックはモデルフリーであり、高性能です。 この 10 年で、3D プリンティングと従来の製造が連携して機能するようになるでしょう。

量産用途の 3D プリンティングの主な課題は、全体的なコストを削減し、装置の安定性を向上させ、印刷製品の品質の一貫性を確保することです。

これらの問題を解決するには、装置、材料、プロセス、自動化の継続的かつ総合的な改善に注力する必要があります。

砂型印刷を例にとると、年間生産量1万個の複雑な砂型や、1個の大きさが10メートル、単一の重さが100トンを超える超大型砂型の量産プロジェクトが登場します。 。

上記の要求を満たすために、砂のリサイクル、ロボット、自動検出、自動物流、新たな後処理技術などの技術が登場し、徐々に普及・応用されていくでしょう。

ロジャー・ウセダ氏、CIM UPC、技術移転ディレクター

今後 10 年間の最大の課題は、設計された要件を満たす部品を 3D プリンティングを使用して製造することではなく、そのすべてがこれらの要件を満たすという完全な自信を持って数千または数百万の部品を製造することです。

このため、2 つの側面に取り組む必要があります。1 つ目は、当社が製造する製品に法的保護を与えるために不可欠な標準化です。 そして 2 つ目は、より重要なことですが、私たちが製造する部品が実際に適切な機械的、熱的、光学的特性を持っていることを確認することです。 3Dプリントの場合、製造工程や材料の知識だけでは不十分です。 この技術の特殊性には、使用される材料と製造時のあらゆるパラメータの完全なトレーサビリティが必要です。 CIM UPC では、新しい 3D プリンティング技術の開発だけでなく、プロセスの完全なトレーサビリティを可能にするリアルタイム監視システムを使用して、製造中の部品のモデリングに関わるすべてのことに取り組んでおり、部品の 100% の品質を保証できます。製造されたものは仕様の範囲内にあります。

ジェームス・デマス氏、スーラ・テクノロジーズ CEO

大量のクリーン エネルギーを生成することは、今後何十年にもわたって私たちの最大の課題の 1 つとなるでしょう。 続いて物質的資源へのアクセスが続きます。 もちろん、この問題の解決に関与するテクノロジーは数多くありますが、当初は太陽光、風力、潮力などの断続的な再生可能エネルギーに焦点を当てていましたが、地熱、水力、最終的には核融合などの定常的な負荷発生源に進化しました。 核融合 (および地熱) のどのソリューションが最も効果的であるかを決める競争はまだ続いていますが、世界は競争と多様なソリューションのセットから恩恵を受けるでしょう。 歴史が私たちに何かを教えてくれたとしたら、それは、私たちが最大の発見を見つけるのは、探しているものではなく、その途中で見つけたものであることが多いということです。 核融合の追求から生まれた技術 (次世代レーザー、次世代高出力磁気) には、新たな可能性と機能を解き放つ、計り知れない応用が期待されます。 当社スーラは、融合用レーザーを活用した融合の追求から生まれましたが、材料加工にも応用し、従来の製造に匹敵する高スループット、高品質、経済的な部品生産を実現しました。

Nonscriptum LLC 共同創設者 Joan Horvath 氏と Rich Cameron 氏

3D プリンティングの世界におけるエンジニアリング上の課題のみに焦点を当てていると仮定すると、3D プリンター開発の最初の数十年間は主にハードウェアの開発と実験に焦点が当てられていました。 過去 5 年ほどは主に新素材のイノベーションによって推進されてきました。 次のフロンティアは信頼性と使いやすさであり、専門ユーザーのノウハウの一部を自動化するソフトウェアが次の大きな改善点になると予想しています。 AI とマシン ビジョンの進歩は、今後 10 年間で自動スライス、印刷、部品検証に大きく貢献する可能性があります。

David J Webb 氏、アストン大学フォトニクス教授 50 周年記念

従業員の高齢化はエンジニアリング業界の問題です。エンジニアの多くは40～60歳の年齢層であり、30歳以上であっても添加剤の経験はほとんどありません。これは、エンジニアリングソリューションとしての添加剤の利点を示すためにさらなる教育が必要であることを意味するため、追加コースの推進が必要です。 CPD などのすでに職場にいる人々にとって、今後は不可欠なものとみなされるでしょう。

教育はソフトウェアとテクノロジーの進歩の両方について行う必要があり、趣味や研究に基づいたものではなく、主流の製造テクノロジーとして考慮される必要があります。

これは、「Mimix」のような 3D ソフトウェアが手術を支援するために CT や MRI スキャンを表示するために使用されている医療界にも当てはまります。 Additive は、スライスとプリンティングの技術を使用して患者の骨、臓器、静脈の 3D モデルを作成し、これをさらに推し進め、診断や手術に役立てることができます。

湯浅 良平 慶応義塾大学 創発循環型デジタルマニュファクチャリング＆デザイン研究センター 材料設計研究室長

デジタルプロダクトパスポートなど、素材、製品、社会システムを連携させる試みが加速するだろう。 リサイクルや廃棄の負担を軽減するために、素材や設計に詳細な情報を盛り込んだ製品が増えていくでしょう。 企業は、使用する材料のグレード名レベルの情報を開示できるかどうかが問われます。

Aurélien Fussel 氏、3D プリンティング プログラム マネージャー + 積層造形シニア エキスパート

アルストム、サービス運営

3 つの主な課題は、トレーニング、トレーニング、そして…トレーニングです。 私は、e ラーニング、ウェビナー、教室を開催することで、3D プリンティングのデザイン ルール (DfAM) に関する考え方の変化をサポートできるよう最善を尽くしています。 シミュレーション ソフトウェアの観点から見ると、重要な 3D プリント部品についてはテストベンチでの最終検証が依然として必須であるにもかかわらず、有限要素パラメータはますます成熟しています。 最も早い変化は、人々が 3D プリントされた部品に触れ、このテクノロジーをどのように活用できるかを毎日尋ねているときに起こります。

IperionX CEO兼共同創設者 有馬太宗氏

今後 10 年は、エンジニアリング分野だけでなく、資源不足や効率性などのサプライチェーン管理にも重大な課題をもたらすでしょう。 原材料の供給には限りがあるため、材料のリサイクルと再利用は、増大する消費者の需要を満たすための重要な戦略です。 循環テクノロジーの導入は、天然資源を保護し、持続可能な生産を確保するために不可欠なソリューションです。

スマートフォンを例に挙げると、平均的なデバイスには銅、テルル、リチウム、コバルト、マンガン、タングステンなどを含むさまざまな重要な鉱物が使用されています。 スマートフォンやその他の家庭用電化製品の需要が高まるにつれ、これらの重要な鉱物の供給に対する負担も増大します。 国連の報告によると、電子廃棄物のうちリサイクルされるのは年間わずか 20% で、残りは埋め立て地に埋め立てられ、汚染されることになります。 循環技術の導入は、鉱物資源の採掘と消費後の寿命の両方において環境への影響を軽減するために必要です。

フランク・ロバーツ氏、6K Additive 社長

もちろん、積層造形も含まれますが、従来の製造も含めて、より高度な材料への欲求は、多くの高度なアプリケーションで引き続き注目されます。 しかし、各国や個々の企業が規制を強化し、二酸化炭素排出量を重視するにつれて、ESGへの重点は今後も高まり続けるでしょう。 2 つの問題が交差する部分で、課題はさらに大きくなります。 新しく開発された材料がESG要件を満たしていない可能性や、製造方法が環境問題を引き起こす可能性があります。 新しいという事実や持続可能なという事実だけで、大量生産するには価格が高すぎるのでしょうか? 持続可能な要素を備えた新素材を市場に投入するには、コストと持続可能性のすべてを統合する必要があります。

地政学的な出来事、戦争、パンデミック、半導体チップの不足はすべて、サプライチェーンの不安定性を世界中の課題の最前線にもたらしています。 米国だけでなく、すべての国が重視しているのは、サプライチェーンの独立性と、退役軍需品、使用済み部品、サブトラクティブ技術の機械工場など、多くの場所にすでに存在する材料をリサイクルする能力です。 。 これらのコンポーネントに存在する貴金属を回収する能力は 1 つの課題ですが、バージン材料より実際に低いコストで材料を使用可能な製品に戻す能力もまた 2 番目の課題となります。 Leapfrog テクノロジーは、まだ見たことのない新しい用途のための重要な材料の処理を支援する鍵となります。

イアン・ファルコナー氏、Fishy Filaments 創設者

気候変動。

世界の持つ者と持たざる者の間の溝を埋めるためには、炭素排出量を直接回収することが必要となるが、それは、持つ者が将来の炭素排出量を最小限に抑える技術や慣行を無視する言い訳にはならない。 捕獲と油代替としての利用を結びつける必要がある。

大気中および産業上の排出物の直接回収は、技術開発の問題であると同時に、廃棄物管理の問題でもあります。

近年、陸上廃棄物の一般廃棄物として海洋を利用することに関して、一般の人々の認識が変化しているのが見られます。

大気を産業廃棄ガスの廃棄場として利用することとの類似点がありますが、一般の人々はまだそのような認識を持っていません。おそらく、二酸化炭素の固体の帯に包まれた鳴き鳥が見られず、地域レベルの二酸化炭素を組織化できないためでしょう。個人に力を与えるピック。 二酸化炭素排出量に対する物理的関与のスペクトルに前向きな終わりはなく、地理的または人口レベルでのマイナスの影響のみがあり、それがコミュニケーション専門家がこの問題に注意を向ける方法を制限します。

したがって、一般大衆を動員することなく、企業や組織による炭素とメタンの排出の直接回収と再利用を可能にする一連の技術が必要です。 つまり、価格が安く、できれば収益性が高くなければなりません。 埋設ではなく物質化と再販による貯蔵は、原油や天然ガスに代わる手段であり、納税者の​​過剰な補助金を必要とせずに収益性の高い炭素回収を可能にする可能性がある。

CRPテクノロジーCEO、フランコ・セヴォリーニ氏

私の観点からすると、私たちが直面する課題はいくつかあります。 たとえそれらのいくつかが直接的ではない、またはあまり明らかではないとしても、それでも大きな利益と効果的な戦略につながる可能性があります。

1 つ目は、効率的な生産レベルへの切り替えに関するもので、効率的な注文の実行から梱包や生産プロセスの最適化まで、大量生産プロセスに特有のすべての段階と問題に適切に対処する必要があります。

私たちはグループとして、新しい技術ソリューションだけでなく、技術のアップグレードと人材のスキル導入の組み合わせにも投資しています。

卓越性を達成するには、部品の信頼性という観点から生産への影響を理解することがこれまで以上に必要となります。 これは、さまざまな要素を慎重に分類、制御、徹底的に監視する必要がある積層造形の焦点となる問題であり、これも常にそうです。

積層造形プロセスの品質システムは依然として長い道のりであり、そこでは一連の活動全体に焦点を当て、調整し、展開する必要があります。

その中でもプロセスオートメーションは非常に重要性を増しています。 積層技術は進化しており、新しいモデルの採用により、その応用可能性は常に拡大しています。 もちろん、この拡張にはガイドが必要であり、すでに達成されている結果を改善するために新しいルーチンを設定する必要があります。 自動化は一般に大規模な数値に関連するため、これはデリケートなアップグレードですが、ここでは少量のボリュームと重要な役割を果たすかなりの数の変数と共存する必要があります。

Stephan Beyer 氏、nFrontier 共同創設者兼最高ベンチャー責任者

部品の品質、コスト、入手可能性が重要であり、既存のテクノロジーで解決できます。新たにテクノロジーを発明する必要はありません。

しかし、まだ 2 つの本当の課題が残されています。 サステナビリティとデジタル。 自動設計、デジタルツイン、CAM / PLM 統合は、デジタル ツールを開発する必要がある未解決の問題のほんの一部です。 第二に、AM はグリーン ウォッシングだけでなく、持続可能性への影響を証明する必要があります。

LulzBot 社長、ジョン・オルホフト氏

3D デザインと物理的なオブジェクトの作成の間のギャップを埋めます。 現状では、3D デザインに怖気づいているか、投資する時間がない多くの優れたイノベーターやエンジニアがいます。 私は、より直観的なソフトウェアと 3D プリントで利用できる即効性が、今後 10 年間で 3D デザインのハードルを下げるのに役立つと信じています。

The Barnes Global Advisors マネージング ディレクターの John E. Barnes 氏とプログラム ディレクターの Laura Ely 氏

エンジニアリングの最大の課題は、適切なチームを作成することです。 この 10 年間の複雑な問題を解決するために、適切なスキルを備えた技術チームをどのように作成すればよいでしょうか? 技術の進化がますます複雑になる中、ビジネスを維持するのが仕事である経営陣にどのように情報を提供すればよいでしょうか? 未来はチームです。 未来は知識です。 そして未来はテクノロジーです。 しかし、知識を吸収し、理解し、活用するための知識がなければ、テクノロジーは無意味です。 未来は複雑であるため、未来はチームスポーツです。 私たちはより多くの頭脳を必要とし、性別、人種、宗教などに関係なく、脳の潜在能力を活用するために、よりオープンな姿勢を必要としています。 私たちが必要としているのは、これらの問題の解決に興味を持つ頭脳だけです。

Steven Camilleri 氏、SPEE3D 社 CTO 兼共同創設者

重要な課題の 1 つは、効率を高め、無駄や過剰を減らし、以前よりも持続的に問題を解決する新しいテクノロジーの開発です。 これは、特に 3D プリンティング業界にとって重要な目標となるはずです。 たとえば、3D プリントは新しい部品の作成だけに限定されるべきではありません。 また、部品の修理、復元、修正にもますます使用する必要があります。 部品を必要な場所に近づけて問題を解決すると、部品を移動させるために必要な輸送エネルギーと排出物が削減されます。 金属 3D プリンティング (特に当社のコールド スプレー プロセス) は、責任を持って迅速かつ安価に部品を製造できるため、これを行うための最も効率的な方法の 1 つです。 古い部品から回収した材料を使用して新しい部品を簡単かつ便利に製造できる技術を開発する必要があります。これは現時点では金属材料でのみ可能です。 すべての傾向は、より持続可能な方法で部品を製造し、問題を解決するためのツールとして 3D プリンティングへの注目が引き続き高まっていることを示しています。

ジョシュア M. ピアース博士、ジョン M. トンプソン ウェスタン大学情報技術およびイノベーション教授

私たちが抱えている最大の課題は、化石燃料への依存とその汚染、ひいては気候の不安定化をなくすことです。 これは、すでに地球上で最も安価な電力を生成し、石炭を相殺する太陽光発電を組み合わせることで実現できます（石炭の大気汚染により、すでに毎年 52,000 人のアメリカ人が亡くなっています）。 暖房の電化（米国北部とカナダでは太陽光発電のヒートポンプがすでに経済的になっています）により、天然ガスの使用の大部分を置き換えることができます。 最後に、交通機関の電化は電気自動車によって実現でき、これもすでに経済的です。 興味深いことに、これらすべてのケースにおいて、当社は太陽光発電、ヒートポンプ、EV (特にバッテリー) を限定して製造しています。 また、3D プリンティングによって製造時間が短縮され、優れた製品が製造され、コストが削減されることも目の当たりにしました。 これらの分野では、このことを示す証拠がすでにいくつかあります（たとえば、3D 印刷による低コストの太陽光発電ラック）。 将来的には、化石燃料依存症から抜け出すために、3D プリントされた PV、ヒートポンプの熱交換器、電池が登場することが期待できると思います。

博士。 インゴ・エデラー氏、ボクセルジェットCEO

そうですね、これは難しい質問です。 私の観点からは、人類は化石燃料から離れ、再生可能エネルギー源に大規模に移行する必要があると考えています。 風力と太陽エネルギーは低コストで利用できる必要があり、最後に重要なこととして、適切な貯蔵技術が必要です。 製造技術は、製品のコストだけでなく製品の効率にも関係するため、これらの問題を解決する上で重要な役割を果たします。 この点で、3DP はこれらのタスクを習得する上でも重要な役割を果たします。

Alan "Pooch" Puccinelli、Repkord LLC 創設者

私たちは時代遅れの製造パラダイムに取り組んでおり、必要な部品を経済的に生産するために海外のサプライヤーに依存していることがよくあります。 政治的要因やエネルギーや輸送コストの上昇により、時間の経過とともにこの魅力は薄れていきます。 大規模な製造拠点に依存するのではなく、輸送コストを最小限に抑え、地域の需要に基づいて容易に回転できるオンデマンド製造にさらに移行できる、小規模な分散型製造システムを開発する必要があります。 私の頭の中にある問題はテクノロジーの問題ではなく、物流とビジネスの知識です。 地域社会は、自立と地域経済の支援の両方の手段として、自分たちで商品を生産できるようにする必要があります。

トーマス・バティーニュ氏、Lynxter CEO

同じ品質とコストで 10 倍高速な柔軟な機能 AM。 データ駆動型の製造ソフトウェア、組み込みモニタリング、CAD/CAM、エフェクターの最適化とユーザーへのスマートな提案により、これが可能になります。 それには、あらゆる種類のエンジニアリングおよび博士号取得者の多大な貢献が必要です。 それを達成するには、そしてそれが採用されるまでにはかなりの時間がかかります。 それは私たちを忙しくさせてくれるでしょう！

Wilderich Heising 博士、ボストン コンサルティング グループ (BCG) パートナー兼アソシエイト ディレクター

2022 年の Rapid と Formnext で目にした部品の高レベルの品質を見ると、AM はここに残ると非常に確信できます。 品質は非常にまともなレベルに達しており、プロトタイピングから製造および最終用途部品の生産に移行できるようになりました。 この移行は、今後多くの業界における AM の成長にとって大きな鍵となるでしょう。 ただし、プロトタイピングから製造への移行をマスターすることも、3D プリンティング業界にとって克服すべき重要な課題の 1 つになります。 私は、3D プリンティングにおける現在および将来のさまざまなアプリケーションの多様なニーズに応える「万能の」テクノロジーは登場しないと信じています。 つまり、特定のアプリケーションの目的に完全に適合するには、世の中のさまざまなテクノロジーがさらに進歩する必要があるということです。 しかし、テクノロジーだけを見てはいけません。素材、テクノロジー、ソフトウェア間の相互作用を考慮する必要があり、単なるテクノロジー製品ではなく、特定の顧客のニーズに合わせたソリューションを提供するには、このエコシステム全体を最適化する必要があります。 これは積層造形業界を前進させるための重要なステップとなります。

エンジェルキーホルダー メルティオ CEO

私たちの観点からすると、今後数年間でさまざまな業界からハイブリッド 3D プリンティング システムを現地の生産センターに導入する需要が高まると確信しています。 私たちはそのプロセスを産業分野向けの金属 3D プリンティング ソリューションのハイブリッド化と呼んでいます。 Meltio では、数年前にこのニーズに気づきました。そのため、ヘッドを CNC マシンまたはロボット アームに統合できるワイヤー レーザー金属 3D プリンティング技術の特許を取得しました。 鉱業、石油、ガス、防衛、自動車、航空宇宙、エンジニアリング教育センターなどの業界は、部品製造​​のために数十台の金属 3D プリンターを導入することを検討していませんが、次のような機能を含むハイブリッド製造システムの導入に関心を持っています。 CNC 装置で 3D 金属部品を短時間、低コスト、高レベルの部品信頼性で製造します。

これは金属 3D プリンティングによる製造業の産業革命であり、Meltio は新しいハードウェアとソフトウェア ソリューションを革新することで、今後も対応していきます。 将来の工場現場では、これらのハイブリッド システムが、CNC ミル、成形装置、ボール盤、旋盤、その他の伝統的およびサブトラクティブ製造の世界でおなじみの装置と並んで設置されるのを目にすることになると確信しています。

相互作用は、3D プリントされた金型や従来の機器用のその他の部品と継続します。 これは金属 AM の新しいパラダイムです。未来の工場現場は、効率的な製造と金属印刷部品の現地生産を実現するものです。

Dr.-Ing. Vincent Morrison 氏、AIM3D GmbH CEO

連続生産における AM の広範な使用により、AM プロセスのスクラップ率が他のよく知られた生産プロセスと比較して依然としてかなり高いという状況を解決する必要があります。 材料の押出および粉末床溶融プロセスが高いリサイクル率に達する可能性があるという事実を考慮した場合でも、たとえ材料が再利用できたとしても、機械時間とエネルギーが依然として失われるため、スクラップ部品のリサイクルではこの状況は解決されません。 これを克服するために、すべての AM プロセスの課題は、高スループット下でもスクラップ率を 2% より大幅に下回る水準に安定させることです。

主な問題、つまり AM の世界にとって解決すべき問題は、特に部品の長いビルド時間を考慮すると、印刷中に監視されるパラメータの数が多いことです。 レーザーセンサーを使用した工程内部品検査などの一般的なアプローチは、時間がかかりすぎて、プリンターの経済的パラメータを破壊してしまいます。

これを踏まえ、高性能PLCや新たなセンサーアプローチなど、それぞれの可能性を活かしてプロセス制御の考え方を変える必要があります。 おそらく、大量のデータとプロセス状態空間に対処するために、複雑なニューラル AI プロセス制御をマシンに実装する必要があるでしょう。

ラムジー・スティーブンス氏、nano3Dprint CEO

今後 10 年間で、3D プリントエレクトロニクスの最も重要な工学的課題は、高性能エレクトロニクスを製造する効率的、経済的、拡張可能な方法を作成することになるでしょう。

積層造形には、電子デバイスの製造方法に革命をもたらす可能性があります。 これにより、ユーザーは幅広い基板上でフレキシブルな電子デバイスや構造を大量生産できるようになります。 ただし、これを実現するには、より高い解像度、より高いパフォーマンス、安定性を備えた新しいクラスの 3D 印刷可能なインクや材料の開発など、技術的な課題を克服する必要があります。

高度なマルチマテリアル電子デバイスを正確かつ迅速に作成するには、複数のマテリアルを同時に印刷し、さまざまな機能を統合できる新しい 3D プリンティング技術を開発する必要があります。 高品質のプリンテッドエレクトロニクスを迅速かつ効率的に生産するには、ソフトウェアと制御アルゴリズムの進歩が必要です。 また、高精度、高速、エネルギー効率の高いハードウェアの開発も必要になります。

設計、最適化、プロセス制御を自動化し、より高速な印刷を可能にするには、新しい機械学習ソリューションが必要です。 印刷部品が仕様や標準に準拠していることを確認するには、最新の品質保証方法を作成し、実施する必要もあります。

これらの課題を解決するには、学際的なアプローチが必要です。それには、材料科学、化学、物理学、工学の専門家との協力が必要です。

nTopology CEO、ブラッドリー・ローゼンバーグ氏

この 10 年間のエンジニアリング上の最大の課題は、気候変動を逆転させることです。 これを解決するために必要な魔法のテクノロジーは 1 つだけではなく、新しい設計プロセスを必要とする業界全体の集合的な努力が必要になります。 3D プリンティングと高度なエンジニアリングは、かつては夢見ることしかできなかった製品を提供するための設計領域を開拓するのに役立ちます。 たとえば、当社の顧客の中には、核融合、持続可能な農業、二酸化炭素排出量の削減に取り組んでいる人もいます。

私が確かに知っていることの 1 つは、従来の設計方法では気候変動に取り組むために必要なイノベーションにはつながらないということです。 現在、AM ファーストの考え方で訓練を受けた新世代のエンジニアが全員揃っています。 この人類の重大な問題の解決に真に役立つ彼らの可能性に興奮しています。

Jarek Pieniazek 氏、新規オファー開発マネージャー、Sinterit

経済大国間の政治的対立の激化により、世界の生産の傾向は鈍化するだろう。 そうすれば国内生産も増えるだろう。 最大の課題は、限られた資源の使用と、エネルギーコストと生産の問題です。

単一のテクノロジーはありませんが、より多くのローカルソースを活用することが確実に重要になります。 3D プリントと少量生産のための場所です。 プリントアウトの精度と再現性は常に向上し続けることが課題ですが、プリントあたりの価格が鍵となります。

TRUMPF、積層造形事業部門責任者、Rene Kreissl 氏

メタル AM 技術の工業化に注力する中で、当社が直面する最大の課題の 1 つは、部品の高い品質を維持しながらシステムの生産性を向上させることです。 これは、AM のユースケースを拡大し、自動車産業などの大量連続生産に対する AM の適合性を高めるために非常に重要です。

エンジニアリング上の大きな課題には、常に優れたエンジニアリングのソリューションが必要であり、今後何世代にもわたってテクノロジーの世界を解き放つことが、TRUMPF の仕事です。 当社の TruPrint PBF システムでは、生産性と部品の品質を何倍にも高めるいくつかの新しいテクノロジー アプローチをすでに統合しています。 そのようなイノベーションの 1 つは、Formnext 2022 で TruPrint 5000 向けに開始したハイブリッド製造または「プリフォーム」オプションです。

私たちは、必要に応じて技術を組み合わせることが、付加技術の工業化における重要なマイルストーンであると考えています。 さらに、もう 1 つの特長は、当社の最小マシンである TruPrint 1000 の自動化機能であり、PBF プロセスを停止することなく、最大 4 枚の基板プレートを自動的に生産できます。 好奇心を持ち続けてください。この 10 年間で技術的に大きな飛躍が見られるでしょう。私たちはその先頭に立つことができて嬉しく思います。

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Michael Petch は 3DPI の編集長であり、3D プリンティングに関する数冊の本の著者です。 彼はテクノロジーカンファレンスの定期的な基調講演者であり、グラフェンやセラミックスを使用した 3D プリンティングや、食料安全保障を強化するためのテクノロジーの利用などのプレゼンテーションを行ってきました。 マイケルは、新興テクノロジーの背後にある科学とそれに伴う経済的および社会的影響に最も興味を持っています。