たかくんの成長

大学1年生、たかくんの成長を綴ります。学習記録や学生生活に関することが多いと思われます。

3Dプリンターとはなんだろうか?今後の可能性も含めて。

3Dプリントについて,こちらのCourseraを受けたのでまとめ。一つの懸念として,少しばかり情報が古い可能性があるのでそこには注意*1

www.coursera.org

ちなみにCourseraというのは,オンラインの講義である。

 

karia68.hatenablog.com

 

 

 

3Dプリンターの歴史

1986年にアメリカのChuck Hallという人物が,Stereo Lithography(STL)と呼ばれる技術を開発し,今日の3Dプリンターと呼ばれるものの基礎を確立した。2009年,Makerbotと呼ばれる小型の3Dプリンターの登場を契機に,急速に3Dプリントの開発が進む。以前までは主に研究,工業用でしか用いられることのなかったものだったが,技術革新,小型化などによって個人でも十分所有できる状況となっている。

 

3Dプリンターの種類

3D printingには主に3つの方法がある。それは,SLA,SLS,FDMの3つ。実際にどのような3Dプリンターが売られているのかについては,このオンラインストアを眺めると分かる。

www.3dprintersonlinestore.com

 

SLA(Stereo Lithography)

レーザー光を用い,樹脂を固めることによって立体物を形作る方法。解像度が高いが,強度は比較的低い。

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SLS(Selective Laser Sintering)

SLAと非常に似ている。こちらも同様にレーザー光を用い,粉末を固めることによって物体を作る方法。解像度は高く,また材料に鉄粉などを使用することも可能なので強度も高くすることが出来る。しかしお値段は高く,現在,個人用にはあまり向いていない。f:id:karia68:20180830155150j:plain

FDM(Fused Deposition Modelling)

個人用の3Dプリンターに主に搭載されている方法。これは細長いプラスチックを積み重ねることによって立体物を形成する。比較的解像度は低く,強度はある程度高い。

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FDMは,主に原材料にプラスチックを用いる。ABS,PLAという2種類のプラスチックがある。2つの材質の細かな違いについては,ここを眺めるとよろしいでしょう。

PLA vs. ABS: What's the difference? | 3D Hubs

 

3Dプリントを行う方法

具体的にどのように3Dプリントを行うかについて,おおよそ以下の3STEPで行える。

  1. 作りたい物体の3Dモデルを入手する
  2. 3Dデータを,3Dプリント用のフォーマットに変換する
  3. そのデータをSDカードなりにブチ込み,3Dプリンタと接続し,印刷 

基本的にはこれだけである。二番目については,3Dプリンタごとに専用のソフトウェアを用いて変換すればよいようだ。結局のところ,3Dプリントをするにあたって問題となるのは3Dモデリングをどう用意するかである。

 

3Dデザインをどうやって手に入れるのか?

もちろん3Dプリンターを手に入れただけではどうしようもなく,何かモノを作るならばその3Dモデルの情報が必要である。以下は,3Dモデルを手に入れるための3つの方法。

 

1. 自分でモデリングする

自分で何かオリジナルのものを作りたいとなったらコレが基本となるだろう。問題としては,このモデリングという技能を習得するのに時間がかかることだ。3Dプリントにおいて主に使われるモデリングソフトウェアには,TinkercadYouMagineFusion 360などがある。

 

2. 物体を3Dスキャンする

カメラや3Dスキャナーを利用することで,現実にある物体の3D情報を取得することもできる。iPadなどのタブレットに接続してアプリと連携して使えるもの,固定式でしっかりと物体をスキャンできるもの,MicrosoftKinectなどがある。

 

3. ダウンロードする

物体の形をデータで扱えることの一番の利点がここにある。iTunesが音楽を電子データとして扱うことによって,CDという物理デバイスを駆逐しようとしているように,現実の”モノ”も大きな革新を迎える可能性がある。3Dデータをダウンロードできるサイトとして,GrabCADYouMagineThingiverseなどがある。

 

 

3Dプリントの今後の可能性と課題

先ほども述べたように,モノをデータとして扱えるようになることで,製造業を含むあらゆる産業に大きな革命が訪れる可能性がある。

 

大量生産の破壊

一つの大きな可能性としては,大量生産という構造へメスを入れること。現在,あらゆる製造業というのは同じモノを大量生産することによって生産コストを抑え,世界にモノを流通させている。しかしながらそこには,個の軽視という状況が常に付きまとう。例えば,イヤホンの形状が耳に合う合わないといった問題は非常に身近だ。大量生産によって生産コストが下がることは間違いない。しかしながらその状況と,一人一人の耳にベストフィットする形状のイヤホンを製造するという状況は共存できない。

3Dプリントはその点,材料も非常にコストが低く,また,個人にあった物体の形状を選んで作成するということも非常に容易にできる。物体の3Dデータをダウンロード,共有するのに距離は関係なく,輸送コストは0である。また,モノを作るのに大きな資本が必要なくなるので,少し3Dモデリングをするだけで,誰もが製造者となれる。まさにここに革命の可能性が隠れている。

 

材料が単一(もしくは少数)であるという課題

もちろん問題点もいくつかある。その中で最も大きいものはやはり,材料がほぼ単一なものしか製造できないという点だ。いくら個人にフィットするモノが作れたとしても,材料が単一であればやはり物足りないし,実用性という面で見ても芸術の域を出ないだろう。

しかしながら,もしも複数の材料を扱えるようになって,3Dプリントの際に自由自在に電子基板,回路などを埋め込むことができるようになったとしたら,どうなるだろうか?。一回のプリントで電子機器(スマホ,テレビ,掃除機,バッテリー)が製造できるようになったら,どうなるだろう?もしも3Dプリントし終わると同時に中からロボットが歩き出してきたら,どうだろう?ここに非常に大きなカベが存在していると言えるだろう。

3Dプリントの世界はいまだ発展途上であり,現時点では赤ちゃんのような状態だ。例えばこれは昨日(2018/8/29)出た,ロボットによる3Dプリントに関する記事。大きなモノをどうやってプリントすれば良いのかという問題に対して,2台のロボットを移動させて作ることによって解決しようとしている。シンガポールのNanyang Technological University*2による研究。

Watching Pair of Robots 3D Print an Object is Like Gazing Into the Future | Digital Trends

 

 まとめ

3D printingという技術は,今後ロボティクスと無縁の存在ではいられないと感じたのでCourseraで受講してみたのだった。どうやらまだまだ発展途上であり,Courseraの講師曰く現在の3D printingは1980年代のコンピュータのようなものらしいので,今後に注目したい。というか今後を作るのは私らの世代か。

 

合わせて読むとおもしろい。

3D Printing: What's the Hype and Hope About? - Forbes

The Advantages of 3D Printing | 3D Hubs

The History of 3D Printing, Told Through 15 Major Milestones | Digital Trends

 

ちなみにこのCouseraの講義(The 3D Printing Revolution | Coursera)の学習メモはココに残してあります。(ただのノート)

Coursera_3dprinter_学習メモ@たかくん.pdf - Google ドライブ

*1:技術は日進月歩なので,例えば3Dプリンターの値段はどんどん下がっているし,様々な技術も日々開発されている。

*2:ココ(QS World University Rankings 2019 | Top Universities)のランキングによれば,世界12位となっているような大学です。