2014年2月24日月曜日

途上国の研究者に 3Dプリントされた実験道具を ―― ミシガン大学の取り組み

従来、科学実験に用いる道具は非常に高価で、発展途上国の科学者たちにとっては文字通り高嶺の花だった。だが、安価な 3Dプリンターを使い、現地で調達可能な材料で製作できれば、わずかな資金でも正規製品と遜色なく機能する「代替品」は入手可能となる。途上国に暮らす科学者にとって、これは大幅なコスト削減も意味する。
現場のニーズに見合う安価で持続可能な解決策は、このへんにあるのではないか ―― 米国ミシガン州立大学の「開かれた持続可能テクノロジー研究所( OSTL )」所長 Joshua Pearce 氏は、Physics World 誌に寄稿した記事でこう主張する。
このような手法は、従来型技術とは異なる「もう1つの技術」、つまり「適正な技術( Appropriate[ Alternative ] Technology,  AT )」と呼ばれる。3Dプリンター時代到来により、独占価格を設定した製品から儲けを得る方法に頼っていたメーカー側も、すでにオープンソースによる代替品の存在する現在は利ざやが減るか、技術革新に励んで経済的存続を図るかのいずれかの道を取らざるを得ない。
「たとえば試験管を立てるマグネティック ラックひとつ取っても、ラック本体を買うのではなく、現地の研究者が自ら製作して市販のマグネットを買って済めば、RepRap のように自家複製可能な 3Dプリンターを買うコストはかんたんに回収できる」と Pearce 氏。RepRap は組立済みモデルが約 1,000米ドル、ユーザーが組み立てる場合ならパーツ代は 500ドルもかからない。
貧困対策としての「適正な技術」は、1970年代の世界保健機関( WHO )の活動に端を発する。同機関は当時、途上国の村人に対し、揚水ポンプと農機具を村人自身の手で作リ出すための援助活動を展開していた。この試みはうまくいってはいたものの、一度に対応可能なのは1つの村に限られる。「ほぼ同じ問題を解決するために、同じ試みを一から繰り返していた。信じがたい時間の無駄だった。ところが今や市販の 3Dプリンターの価格も手頃になり、世界規模に広がったインターネット網に加え、オープンソース運動は多くの支持者を得ている。これらのおかげでますます多くの人々が、あるデザインを '無料' で使用したり、複製したり改変したりすることが可能となり、そうやって改良されたモデルをまたオンライン上で共有することも可能になった」と Pearce 氏は言う。
また Pearce 氏はこの「適正な技術」実践の場として、いくつかの取り組みを挙げている。たとえば Appropedia は、持続可能な技術開発および貧困問題軽減に向けた知識の共有および国際協働のためのオンライン コミュニティ。また、実験器具の組み立てに関する指南もオンライン上で公開され、誰もが自由に手を入れたり使用したりできる。そんな取り組みとしては Tekla LabsOpenLabTools などのコミュニティがあり、また 3Dデータを一般公開して配布する Thingiverse のようなホストサイトもすでに存在する。OpenScad はフリーのオンライン プログラムで、ユーザーは、すでに存在する実験器具の 3Dデザインデータをそれぞれの現場のニーズに応じて自由に改変することができる。
たとえ理論に秀でた科学者があまたいるような途上国でも、実験道具の不足ゆえに、先進国に富をもたらす中核とも言える応用科学がおざなりにされているのが現状だ。
発展途上国に対する慈善活動を行なっている英国の団体 Practical Action の、Practical Answers もそんな知識共有サービス。代表者 Rob Cartridge 氏は、持続可能なやり方で真に価値ある生き方を送れるようにするため、テクノロジーを取捨選択して使用する権利を人々に与えるという点において、オープンソースの概念はきわめて重要だと説く。
「ジンバブエにある揚水ポンプ、あるいはペルーにある地震や地滑りを監視するモニターとして設計されたジャイロスコープを取り上げようが、大事なのは1つだけ。このような『適正な技術』は、最貧困地域に住む人々を埒外に放り出してしまう知的財産権やサブスクリプションといった傘に隠れてはいない、ということです」。

2014年2月22日土曜日

きわめてタフな 3Dプリンター、「RoboBeast」リリース

南アフリカの大工 Richard van As 氏と 米国シアトル在住のデザイナー Ivan Owen 氏は、3Dプリンターによる義手自家製造と提供を実現する「RoboHand」プロジェクトを立ち上げ、手首から先が欠損して生まれてきた子どもたちや事故で手首から先を失った人たちなどに、きわめて安価に義手を「ホームメイド」する方法を開発したことで知られる( → 過去記事 )。

その両氏がこのたび、「RoboHand」造形用 3Dプリンターとして「RoboBeast」をリリースした。このプリンターの特徴は、ハードウェア メンテナンス不要、複雑なセットアップ操作も不要というメリットが挙げられるが、なんといっても造形加工中にひっくり返っても正常に動作し続ける点が最大の特徴だ。

最貧国では、指を失った人の多くが何千ドルもする高価な筋電義手が買えずにいる。一方、現在市販されている 3Dプリンターはたいへんデリケートな取り扱いが要求され、たとえば造形加工中に少しでも本体が動くとプリントヘッド( エクストルーダー )がずれたり、ちょっとした衝撃を受けただけで動作不能に陥ったりすることがある。

「RoboBeast」はオープンソースの RepRap をベースとしたきわめて高剛性、高耐久性を誇る 3Dプリンターで、被弾してもびくともしない。造形加工中に逆さまになっても平気。「RoboBeast」は車に放り込んで遠隔地まで運び、現地に着いたら面倒な調整なしにただちに作業に取りかかれることをコンセプトに開発されたすぐれものなのだ。Van As 氏は、南アフリカの専門技術者および起業家で作る House4Hack の後援を受け、2か月半で「RoboBeast」の試作機を組み立てた。

Van As 氏の「RoboHand」プロジェクトは世界的に知られるようになり、内戦下のスーダンで手指を失った子どもたちに義手を現地で製造可能にするProject Daniel」も生まれている。「RoboHand」に対する需要が高まる中、同氏はもっと扱いやすい 3Dプリンターが必要だと痛感するようになった。「Project Daniel」が本格的に動き出して以降、高耐久の 3Dプリンターの必要性はますます明白になった。

「RoboHand」は 200 x 200 x 200mm を超えるサイズの造形が可能。同氏によれば、次期バージョンでは自己調節機能や、5時間連続動作可能なバッテリーを搭載予定だという。

参照元記事1.
参照元記事2.

2014年2月17日月曜日

人体器官も 3Dプリントアウトする時代になる? 

3Dプリント技術の進化は驚くべきペースで進行中だ。そのうち人間の体も 3Dプリントできてしまうのだろうか? 

「3Dプリンターで生成した人工人体組織」は「生体印刷( バイオ プリンティング )」とも呼ばれ、今、もっとも物議を醸している革新的技術だ。

このバイオ プリンティングに関して、英国のインクトナーベンダー PrinterInks と Organovo は共同開発チームを発足させた。Organovo は機能性人体組織デザインと 3Dプリントによる視覚化、それを研究および治療適応に提供することを専門とする米国のベンチャー。

3Dプリントされた細胞の生成は、まず癌細胞や幹細胞の検査を受けた患者本人の生検片から細胞を抽出する。次にマルチウェルに入れた細胞増殖培地で培養し、細胞が成長すると集められて球状または他の形にされる。球状になった細胞群は特製プリンター カートリッジに装填され、人工器官の素地となる「BioInk」となる。

次にこの「BioInk」を、細胞どうしを立体的に支える骨組みの役目をする水溶性ゲルとともに「NovoGen MMX 生体プリンター」のカートリッジに注入する。プリンターはゲルと「BioInk」の2つのカートリッジから出力された細胞層とを交互に積み重ね、生成された細胞層は自然に癒着する。所定の分量までプリントが済むと、立体生成された生体組織は成長して構造体となり、この時ゲルは除去される。生体印刷の実験を行なっている他の事例では、砂糖水を血管構造の支持体として使用して大きな成果を上げている研究者もいるという。

現段階では、このような 3Dプリントアウトされた生体組織は病変部位の経過観察など医学研究目的で使用されるのが主流だが、将来的にはこのような生体 3Dプリンターを使用して単純な人工組織を作り、それを患者の体内器官に埋め込むことになるだろう。もし正式に認可されれば、器官をまるごと 3Dプリントすることも10年以内に実現可能になるかもしれない。

こうして生成された人工器官の「品質」と、人工器官生成の制限権は誰にあるのかについて、かねてより倫理上および道義的観点から問題視されてきた。3Dプリントによる人体器官生成は人間と機械の境界線を一段と曖昧にさせ、人間に「神の役割」を無制限に与えることになるとの懸念がある。

だが、このような「生体印刷」は、20年前には不可能だった治療を可能にする革命的技術であることも否定できない事実だ。

参照元記事

2014年2月15日土曜日

「子どものための」3Dプリンティング、Hasbro と 3D Systems が共同開発へ

Hasbro, Inc.( ロードアイランド州ポータケット )と 3D Systems ( サウスカロライナ州ロックヒル )は現地時間 14日、子ども向けに特化した 3Dプリンティング事業を新たに立ち上げ、共同開発商品を今年下半期にもリリースすると連名のプレスリリース上で発表した。現時点では提携内容および新規開発商品の詳細は不明。

発表によれば、両社は共同で「3Dプリンティングによって想像力を刺激した、新しい没入型プレイ体験を開発し、今年後半にもお子様をお持ちの家庭向けに提供する」という。

Hasbro の CEO、Brian Goldner 氏はこの提携について次のように語っている。

「3Dプリンティングには、夢のような新しい遊び体験を子どもたちに提供する無限の可能性があると考えているから、業界リーダーとして著名な 3D Systems との共同開発には興奮している」。

そのうち、皆さんもお子さんから、3Dプリンターをホリデイシーズンのプレゼントとしてねだられることも頭に置いたほうがよいかもしれない。

参照元記事1. 
参照元記事2. 


2014年2月11日火曜日

世界初、「空気で膨らむ」3Dプリントの「花」

ニューヨークのスクール・オヴ・ヴィジュアル・アーツ( SVA、4年制私立大学 )の修士課程に在籍する Richard Clarkson 氏は、このほど「空気で膨らむ」花のオブジェ、「Blossom( 蕾 )」を公開した。このように「空気で膨らませることが可能な」造形物の 3Dプリントアウトは、今回が世界で初めてだという。

この「Blossom」、同氏が母国ニュージーランド・ウェリントンのヴィクトリア大学デザイン学部に在籍していた 2012年5月にはすでに完成していたが、これは イスラエルの Objet( 2012年に米国大手 Stratasys と合併 )の多素材対応型 3Dプリンター「Connex」シリーズとのコラボレーションプロジェクトの1つとして制作されていたもので、Objet 側に優先的権利があったため、今年になって日の目を見ることになったという。

「Blossom」は、写真用品のブロワーのような形をした空気入れで空気を送り込むと、本物の花と同じように、ゴムでできた黒い「花弁」内の中空部分が膨らんで花弁が開き、鮮やかな色の「柱頭」が現れる仕組み。

Clarkson 氏のヴィクトリア大学時代の恩師 Tim Miller 工業デザイン科上級講師によると、そもそものきっかけはコースの課題のために制作されたものだという。

「当時、学内でデザイン関連の会議を開催していたため、展覧会に出品してもおかしくないような訪問客用の記念品を、3Dプリンターを使って作らせていたのです」。

「Blossom」は花びらがゴム素材 100%、中心部が透明硬質樹脂素材の Fullcure 720 でできており、その他の部分はこの2つの混合だ。制作当時、「Blossom」の 3Dデータはプリンター製造元の協力によって香港へ送られていたという。

3Dプリンターの秘める潜在力には目を見張るものがある、と Miller 氏。以前は、法外に高いコストや素材の品質などの理由で制作不能だった物が、3Dプリンターさえあれば、ほとんど何でも生み出せる可能性がある。すでに、工期わすが1日以内で住宅まるごとプリントアウトする方法の研究に着手した企業まである。

「コストダウンがさらに進めば 3Dプリント技術はますます重要性を増してくる。3Dプリンターを使用した生産方式は、今後もっともっと増加するでしょう」。


2014年2月10日月曜日

番外編:3Dプリンターが「エアホッケー ロボット」に

スペイン在住のデザイナー Jose Julio 氏はこのほど、組み立て式 3Dプリンターの RepRap を「ハック」した「エアホッケー ロボット」を組み立てた。ロボティクス愛好者の同氏は、エアホッケー好きな愛娘がいつでも対戦を楽しめるようにと、RepRap 3Dプリンターキットと PS3 カメラとを組み合わせたエアホッケー ロボット製作を思い立ったという。

この「対戦相手」は、テーブルの前後方向だけでなく斜め方向にも移動可能で、的確に狙いを定めてパックを弾き返す計算能力も備える。紹介動画では、相手がどこへパックを打ち返すかを心得ているかのように反応する様子が見られる。

愛娘の強さは認めつつも、Juilio 氏は自身の作ったエアホッケー ロボットも負けてないと自負する。同氏はブログにこう書いている。「相手が子どもなら、ロボットの楽勝だと思う。ただし、腕に覚えのある大人( 私も含めて、笑 )だと、現時点ではまだ人間のほうが上。でもほんのちょっぴり改良を加えれば、手強い対戦相手になるはずだ」。




参照元記事

2014年2月9日日曜日

人工膝関節も 3Dプリントの時代へ

加齢とともに、腕や足の関節、とりわけ膝の軟骨と靭帯の摩耗による痛みに悩まされる人はたいへん多い。オーダーメイドの人工膝関節開発および製造を主要事業とするマサチューセッツの医療ベンチャー ConforMIS のエンジニアたちは、3Dプリント技術によって患者の膝にぴったりフィットする人工膝関節インプラントを開発した。

同社の「iFit  テクノロジー」は、患者の膝関節の動きを解析した CTスキャン画像から3次元CADデータを起こし、それに基づいて 3Dプリンターで金属製の人工膝関節を製作する。この方法だと従来の既製品よりも患者自身の組織に自然に埋め込むことができ、またそのための外科手術で取り除かれる骨組織の総量も減らせるという。これは執刀する外科医にとっては負担軽減につながり、患者側にとっては、術後の機能回復訓練に要する時間が短縮され、快適な歩行を得られることになる。

このような 3Dプリントによってカスタマイズされた人工膝関節移植を行う外科医の数は増加している。そのうちの1人、フロリダ州パームビーチ郡 JFK医療センターの外科医 Gregory Martin 医博は、次のように語った。[「iTotal」などの ]ConforMIS の製品は、まるで患者自身の組織の延長のようにジャストフィットする。埋め込んだ人工関節がたった 3mmでも大きすぎたりしたら、術後の患者をふたたび痛みで悩ませることになりかねない。医師としては、患者の痛みが軽減され、装着していることを感じさせる違和感がないことが望ましい。人間は皆、それぞれ体型も違うし、体の大きさも異なる。膝関節も同じこと。各患者に最適な膝関節が必要だ」。

それぞれの患者に最適な人工装具の少量生産。こういった医療現場のニーズに、3Dプリントほど完璧なソリューションはないだろう。今後、3Dプリント可能な生物分解性素材の開発が進み、さらに幅広い人工装具生産が可能になれば、この世界経済で成長著しい分野に 3Dプリンティングが及ぼす影響はかなり大きなものとなるかもしれない。病棟に 3Dプリンターが常備され、金属製人工装具や生体組織から生成された代替パーツを日常的に生産する光景が見られる日も、そのうちやって来るだろう。




2014年2月2日日曜日

Stratasys が46色同時出力・多素材対応のハイエンド機を発表

3Dプリンターベンダー業界最大手 Stratasys は、米国サンディエゴで開催されていたイベント SolidWorks World 2014 で、インダストリアルデザイナーおよびメーカー向けハイエンド機種、Objet 500 Connex シリーズの最新機種「 Objet 500 Connex3 」を発表した。価格は 33万米ドル、発売開始日は現時点では未定。*

「 Objet 500 Connex3 」は、同社が独自開発したトリプルジェット技術により、従来機種からの特徴だった多様な素材を同時に扱えるだけでなく、一回の造形で最大 46色の同時出力をも可能にした。同社によれば、46色を同時出力する他素材対応 3Dプリンターは世界初だという。

「 Objet 500 Connex3 」では、一般的な2次元プリンターのように、シアン、マゼンタ、イエローの3色を組み合わせてマルチカラー出力に対応する。ベース材料はゴム状素材と光硬化樹脂で、任意の素材を追加することで硬軟および透明性の調節が無断階で可能になる。

「マルチカラー・マルチ素材の同時出力に対応したことで、試作品納入までにかかる時間が従来の半分で済む」と、Stratasys のマーケティング部長 Bruce Bradshaw 氏。

Stratasys のライバル、3D Systems も昨年末に同様の複合素材出力に対応したハイエンド機種「 ProJet 5500X 」を発表したが、出力可能な色は少なく、グレー、クリア、ブラック、ホワイトの素材を重ねて造形するタイプ( 同社はマルチカラー同時出力対応機種の「ProJet 4500」も同時期に発表したが、扱える素材はプラスチック樹脂のみ )。

3Dプリンティング専門メディア TCT Magazine の発行者で、同メディアのオーナー Duncan Wood 氏は次のように語った。「画期的製品だ。硬軟の異なるマルチカラー素材を一回の造形で出力可能にすることは、これまで 3Dプリンティング業界が追い求めてきた '聖杯' だった。このテクノロジーは、今まで望めなかったレベルの創造性を工業デザイナーたちに付与してくれる」。

Stratasys は 2012年、Objet を買収している。

参照元記事

* 「 Objet 500 Connex3 」は日本国内でも販売予定とのこと。

2014年2月1日土曜日

世界初、カーボンファイバー出力可能な 3Dプリンター「MarkOne」

市販の 3Dプリンターで出力可能な製品といえばプラスチック樹脂製の小物がほとんどだが、このたび Gregory Mark 氏率いるスタートアップ MarkForged は、世界で初めてカーボンファイバー出力可能な 3Dプリンター、「MarkOne」を 3D CAD の世界規模カンファレンス「SolidWorks World 2014( 会期 2014年 1月26-9日 )」にて発表した。販売予定価格は 5,000米ドル。

Mark 氏はレースカー用エアウィングを製作する会社のオーナーでもある。通常、自動車用ウィングやスポイラーの材料はカーボンファイバーが使用され、その加工は労働集約型で、時間のかかる作業だった。同氏によれば、この時、3Dプリンターで簡単にカーボンファイバー素材が出力できれば、と思ったことが開発のきっかけだったという。市販の 3Dプリンターで、このきわめて高価な高剛性素材が出力可能な製品は1台もなかった。

「MarkOne」は、カーボンファイバー( アルミ合金 6061-T6 以上の強度重量比を持つ )の他にグラスファイバー、ナイロン、PLAといった素材が使用可能。最大層間解像度は熱溶解フィラメント方式( FFF,  φ1.75mm )の場合 100µm、コンポジット フィラメント方式(CFF,  φ4mm )の場合 200µmで、出力ヘッドを交換することで対応する。最大造形サイズは 305mm x 160mm x 160mmで、扱える 3Dデータファイルは STL および OBJ ファイル。ソフトウェアはクラウド対応で、主要オペレーティングシステムおよび Webブラウザをサポートする。

「MarkOne」なら、従来の ABS樹脂素材の製品に比べて 20倍の剛性と 5倍の強度を持つ部品の製作が可能になり、コンピュータ数値制御旋盤( CNC )で加工したアルミ材より高い強度重量比を持つ製品出力が可能になるという。

「MarkOne」は自動車用部品製作用途以外でも活躍できる可能性を秘めている。すでに医療用人工装具産業からも試用目的で引き合いが来ていると一部で報じられている。


参照元記事1.
参照元記事2.