目覚ましい進化を遂げる3Dプリンターを活用したものづくり!

さまざまな造形手法や,高精度な造形に向けた革新的技術,材料の特徴を紹介!

3Dプリンティングの産業応用の最前線も示した1冊!

監修

山口修一

著者一覧

山口修一　　　(株)3Dプリンター総研
丸尾昭二　　　横浜国立大学
柚山精一　　　エス.ラボ(株)
鴨田紀一　　　(株)リコー
鷲見信行　　　三菱電機(株)
鳴嶋弘明　　　(株)ニコン
小池　綾　　　慶應義塾大学
小柳真美　　　(株)スギノマシン
田光伸也　　　静岡県工業技術研究所
太田幸宏　　　静岡県工業技術研究所
山口智之　　　静岡県工業技術研究所
望月智文　　　静岡県工業技術研究所
植松俊明　　　静岡県工業技術研究所
大澤洋文　　　静岡県工業技術研究所
稲田幸輔　　　大塚化学(株)
田口吉昭　　　ポリプラスチックス(株)
室谷浩紀　　　ユニチカ(株)
三木崇之　　　DIC(株)
渡辺義見　　　名古屋工業大学
小林隆一　　　(地独)東京都立産業技術研究センター
古川英光　　　山形大学
鳥羽　慶　　　山形大学
小川　純　　　山形大学
貝沼友紀　　　山形大学
伊藤直行　　　山形大学
臼井昭子　　　山形大学
赤地利幸　　　山形大学
アジットコースラ　山形大学
勢井洋史　　　山形大学
武田亘平　　　愛知工業大学
桑野玄気　　　(国研)産業技術総合研究所
穂苅遼平　　　(国研)産業技術総合研究所
栗原一真　　　(国研)産業技術総合研究所
東島侑矢　　　(国研)産業技術総合研究所
木下　基　　　(国研)産業技術総合研究所
賀　薦賢　　　早稲田大学
張　　沢　　　早稲田大学
梅津信二郎　　早稲田大学
竹澤晃弘　　　早稲田大学
古本達明　　　金沢大学
新川真人　　　岐阜大学
畠山友孝　　　(国研)物質・材料研究機構
山中謙太　　　東北大学
崔　玉傑　　　東北大学(現:北京科技大学)
千葉晶彦　　　東北大学
藤野　茂　　　九州大学
石田哲也　　　東京大学
飯田國大　　　セレンディクス(株)

目次

第1章　技術・装置開発
1　マルチマテリアル・マイクロ3Dプリント技術の進展
　1.1　はじめに
　1.2　さまざまな光造形法の種類と特徴
　1.3　多様な光硬化性材料
　1.4　マルチマテリアル光造形法の種類と特徴
　1.5　まとめ
2　『ものづくりの再構築』―ペレット式3Dプリンタが拓く新しい製造のかたち
　2.1　ペレット材料を使える3Dプリンタがもたらす製造の新局面
　2.2　ペレット方式の構造と特徴
　2.3　リサイクルと新素材への展開
　2.4　実証事例と社会実装
　2.5　産業的意義と課題
　2.6　将来展望
　2.7　結論
3　リコーが挑む構造用セラミックス三次元造形技術の開発と特徴
　3.1　イントロダクション
　　3.1.1　背景
　　3.1.2　粒子均質化造形法の構想
　3.2　実験目的
　　3.2.1　材料
　　3.2.2　造形
　　3.2.3　乾燥,脱脂,焼結
　　3.2.4　造形物の解析
　3.3　結果と考察
　　3.3.1　グリーン体の緻密化挙動
　　3.3.2　PHM法の仮説検証
　3.4　結論
4　ワイヤ・レーザDED方式の金属3Dプリンタ「AZ600」
　4.1　はじめに
　4.2　「AZ600」の特徴
　　4.2.1　加工機仕様
　　4.2.2　造形プロセス制御
　　4.2.3　「加工トレーサビリティシステム」オプション
　4.3　「AZ600」の造形実績材種
　4.4　造形事例
　　4.4.1　ニアネットシェイプ造形
　　4.4.2　マルチマテリアル造形
　　4.4.3　中空構造造形
　　4.4.4　熱間鍛造金型の高強度化
　　4.4.5　ダイカスト金型の補修
　　4.4.6　溶接
　4.5　おわりに
5　ニコンAMの取り組みとDED方式による補修ソリューションの提案
　5.1　ニコンAMの取り組みと将来展望
　5.2　Lasermeisterシリーズ金属3Dプリンターの活用
　　5.2.1　ニコンが金属プリンターを手掛ける背景
　　5.2.2 エントリーモデル機から産業用向け機器への展開
　5.3　新機種Lasermeister300A/SB100について
　　5.3.1　新機種の開発背景について
　　5.3.2　タービンブレードの上部摩耗を想定した補修プロセスの一例
　　5.3.3　金型補修を想定した事例
　　5.3.4　造形品の品質について
　　5.3.5　新たなものづくりへの提案
　5.4　まとめ
6　高重力場3Dプリンタの開発に向けた取り組みと展望
　6.1　緒論
　6.2　高重力場AMの原理
　6.3　高重力場PBFの実験
　6.4　高重力場AMの展望
　6.5　結論
7　金属積層造形後のポストプロセス(CASF技術)
　概要
　7.1　はじめに
　7.2　背景
　7.3　Cavitation Abrasive Surface Finishingの原理
　7.4 キャビテーション現象とは
　7.5　CASFの特長
　　7.5.1　AM造形部品の異常層・表面粗さの改善とサポート材を除去
　　7.5.2　冷却回路等の内部管路壁の表面粗さ改善
　　7.5.3　造形部品の強度アップ/疲労寿命向上
　7.6　CASF装置の構成と仕様
　7.7　今後の期待と展望
8　L-PBF金属3Dプリンタを用いた複雑形状の造形技術への取組み
―基本条件の検証～アルミのバラ造形―
　8.1　はじめに
　8.2　造形コストの低減について
　　8.2.1　目的
　　8.2.2　方法
　　8.2.3　結果と考察
　8.3　造形物強度の検証
　　8.3.1　目的
　　8.3.2　方法
　　8.3.3　結果と考察
　8.4　サポートが造形物形状に与える影響
　　8.4.1　目的
　　8.4.2　方法
　　8.4.3　結果と考察
　8.5　バラの形状取得から積層造形まで
　　8.5.1　目的
　　8.5.2　方法
　　8.5.3　結果と考察
　8.6　まとめ

第2章　材料開発
1　超微細チタン酸カリウム繊維を配合した樹脂複合材料「ポチコンフィラメント」
　1.1　はじめに
　1.2　チタン酸カリウム繊維:ティスモ,樹脂複合材料:ポチコンに関して
　1.3　MEX方式3Dプリンタ用フィラメントの作製と造形
　1.4　結果と考察
　　1.4.1　フィラメント化評価
　　1.4.2　造形性評価
　　1.4.3　物性評価
　1.5　応用事例
　1.6　3Dプリンタ改良による造形性改善
　1.7　まとめ
2　DURAST®Powderの特徴
　2.1　はじめに
　2.2　粉末焼結積層造形のプロセスステップとプラスチックパウダーへの要求特性
　2.3　DURAST®Powderの特徴とその造形物の特性
　2.4　おわりに
3　3Dプリンター用ポリ乳酸フィラメント
　3.1　はじめに
　3.2　3Dプリンターおよび3Dプリンター用フィラメント
　　3.2.1　3Dプリンター
　　3.2.2　3Dプリンター用フィラメント
　3.3　PLAフィラメントの開発
　　3.3.1　開発経緯と目標
　　3.3.2　PLAのエナンチオマーの影響
　　3.3.3　フィラメントの作製方法
　　3.3.4　フィラメントの力学的性能
　3.4　 最後に
4　樹脂設計による光造形用3Dプリンタ材料の機械物性向上検討
　4.1　はじめに
　4.2　光造形法
　4.3　ウレタンアクリレートの合成
　4.4　サンプル作製
　4.5　耐熱性向上検討(耐熱性材料開発)
　4.6　耐熱性と耐衝撃性の両立(タフ材料開発)
　4.7　工業用材料ラインナップ
　4.8　まとめと今後の展望
5　ヘテロ凝固核粒子を添加した3Dプリンタ用ステンレス鋼粉末の開発
　5.1　はじめに
　5.2　ヘテロ凝固核の探索
　5.3　粉末の作製と評価
　5.4　粉末床溶融結合法による3Dプリンティング
　5.5　LAMDA200を用いた指向性エネルギー堆積法による3Dプリンティング
　5.6　ALPIONを用いた指向性エネルギー堆積法による3Dプリンティング
　5.7　おわりに

第3章　活用に向けた取り組み
1　3Dプリンタ用樹脂粉末の再利用性向上
　1.1　はじめに
　1.2　樹脂粉末床溶融結合における粉末再利用の難しさ
　1.3　粉末再利用に向けた新たなアプローチ
　　1.3.1　オレンジピール抑制プロセス
　　1.3.2　低温造形プロセス
　1.4　おわりに
2　時間を刻むゲルのものづくり―3Dから4Dプリンティングへの展望
　2.1　はじめに
　2.2　3Dゲルプリンティングの基盤と特徴
　2.3　食品分野での応用
　2.4　医療・教育・アートへの広がり
　2.5　社会実装と産業モデル
　2.6　未来展望―4Dプリンティングと社会変革
　2.7　おわりに
3　FDM 3Dプリンタを利用した形状記憶ポリマー素子の開発
　3.1　緒言
　3.2　供試材とFDM 3Dプリンタ
　3.3　造形方向と変形特性
　3.4　造形速度と曲がり変形挙動
　3.5　往復挙動を示す曲がりアクチュエータ
　3.6　結言
4　空間型テラヘルツパワーメーター用吸収体の開発
　4.1　研究背景
　　4.1.1　Beyond 5G/6Gと従来のテラヘルツパワーメーター
　　4.1.2　パワーメーターの応答時間の重要性
　　4.1.3　吸収率と熱応答性の両立を妨げる要因
　4.2　吸収率と高速熱応答性を両立したテラヘルツ波吸収体の開発
　　4.2.1　吸収機構
　　4.2.2　熱伝達機構
　　4.2.3　吸収体の作製方法
　　4.2.4　作製サンプル及び評価方法
　　4.2.5　吸収特性および熱応答特性
　　4.2.6　構造最適化による熱応答性の向上
　4.3　今後
5　光造形3Dプリンタによる複雑な形状の金属・樹脂の精密3次元構造体の作製
　5.1　序論と背景
　5.2　選択的金属化が可能なマルチマテリアル光硬化型3Dプリント
　　5.2.1　マルチマテリアル光硬化型3Dプリント
　　5.2.2　材料体系
　5.3　選択的金属化プロセス
　5.4　製造例:微細構造から複雑構造まで
　5.5　3D電子デバイス:統合型アクチュエーターとセンサー
　　5.5.1　センサー
　　5.5.2　アクチュエーターと機能部品
　5.6　結論と展望
6　ラティス構造とレーザーパスの最適化による金属AMの残留変形低減
　6.1　はじめに
　6.2　固有ひずみ法
　6.3　最適化問題の設定
　6.4　結果と考察
　6.5　おわりに
7　金属付加製造法を用いた離型材浸透金型の製作とダイカスト鋳造特性
　7.1　緒言
　7.2　PBF-LB/Mで得られたポーラス構造体の特性
　7.3　ポーラス構造体の離型材浸透特性
　7.4　 離型材を浸透させるダイカスト金型の特性
　7.5　結言
8　レーザー積層造形による耐熱鋼のクリープ寿命向上
　8.1　背景
　8.2　実験方法
　8.3　レーザー粉末床溶融結合法により形成するミクロ組織
　8.4　レーザー粉末床溶融結合法材のクリープ特性
　8.5　まとめ
9　鉄鋼材料とアルミ合金を対象としたマルチマテリアル積層造形技術の確立
　9.1　緒言
　9.2　粉末作製とプロセス最適化
　9.3　界面組織形成
　9.4　接合強度
　9.5　実物大部品の作製
　9.6　まとめ
10　3D光造形法による多様な形状を有する透明シリカガラスの開発
　概要
　10.1　はじめに
　10.2　実験方法
　　10.2.1　アクリルモノマーとシリカ粒子の溶解度パラメータ(SP値)
　　10.2.2　シリカ粒子分散液の作製とシリカ粒子の分散性評価
　　10.2.3　シリカガラス焼結体の作製
　10.3　結果および考察
　　10.3.1　シリカ粒子分散液の粘度とアクリルモノマーの溶解度パラメータ(SP値)
　　10.3.2　モル凝集エネルギーEcoh,とモル体積Vの関係
　　10.3.3　シリカガラス焼結体の作製
11　建設分野における3Dプリンティング技術の開発動向
　11.1　建設3Dプリンティング技術を取り巻く学会の動き
　11.2　建設用途で使用される3Dプリンティング技術
　11.3　3DCPの特徴を活かした新しい技術開発の例
　11.4　まとめ
12　3Dプリンターで造形する住宅の特長と展望
　まえがき
　12.1　はじめに
　12.2　世界初の3Dプリンター駅舎,JR西日本 和歌山県初島駅
　12.3　建設産業の現状と課題
　12.4　3Dプリンター住宅の技術
　　12.4.1　セレンディクスによる革新性
　　12.4.2　技術ロードマップと開発体制
　12.5　社会実装と公共建設の実績
　　12.5.1　Serendix10モデルの社会実装と反響
　　12.5.2　3Dプリンター住宅による災害復興とBtoB展開の可能性
　　12.5.3　3Dプリンティング技術の防衛産業への応用可能性
　　12.5.4　Serendix50モデルに対する市場反応と政策的評価
　12.6　オープンイノベーションと7つの基幹技術
　　12.6.1　オープンイノベーションによる3Dプリンター住宅の実現とその基幹技術
　12.7　政令指定都市から90分圏内における「スーパーシティ構想」
　12.8　今後の展望とグローバル展開(Go Global)
　　12.8.1　セレンディクスの受賞歴とグローバル展開戦略
　　12.8.2　タイ素材大手SCGとの業務提携による環境配慮型3Dプリンター建材の共同開発とグローバル展開
　12.9　人間の幸せ
　最後に