３Dプリントがやってきた ―― ジャマイカの場合

３Dプリンティング技術は今や食べ物から人体器官、さらには武器までとその可能性を拡大しつつある。そして、この大きな波はカリブ海の島国ジャマイカにも到達した。

３Dプリンティング技術じたい、取り立てて目新しいというわけではない。1984年、Charles 'Chuck' Hull 氏がデジタルデータから現実の３次元オブジェクトを作るために開発して以来、改良が重ねられ、プリンターの価格も現在では廉価モデルなら 1,200 米ドル程度にまで低下している。

首都キングストンに本拠を置く印刷会社 Pear Tree Press LTD. は昨年、従来のオフセット印刷事業からデジタル印刷へと経営の軸足を移し、その一環として市販の小型デスクトップ型３Dプリンターを１台、試験的に導入した。

「重要なのは、たとえ苦しくても変化の波を受け入れること。波に呑まれてはダメだ。波に乗らなければ」と、同社代表の Adam Hyde 氏。先月下旬、Pear Tree Press はジャマイカ国内の３Dプリンティング需要を掘り起こす目的で３Dプリントのデモを開催した。Hyde 氏によればデモを見に来た顧客からは「上々の手応え」を得たというが、単発の試作注文以外の正規の新規受注はまだないという。

一方、西インド諸島大学付属モナ地球情報学研究所( MGI )もまた、Pear Tree Press と同様に、この３Dプリンティングという変革の波に乗ろうと試みている。「現在、デスクトップ型３Dプリンター導入に向けた検討を本格化させているところだ」と、同研究所の企画開発コンサルタントの Michael Evelyn 氏は言う。「新型機種はどれも小型化が進み、価格も下落している。だが、商用モデルとなるとまだ恐ろしく導入コストが高い」。

MGI では３次元地形図と見取り図、および３次元建築モデルと市街モデル制作など、３Dプリンティングの商用需要はあると見ているが、現状ではまだ低いことを認めている。「昨年の受注はわずか１件のみだった」と Evelyn 氏。

前出の Pear Tree Press でも事情は似たり寄ったりだ。だが Hyde 氏は、３Dプリンティングに対する顧客の関心が高まれば、将来的には携帯端末カバーや結婚式の贈答品の生産などの需要があると踏んでいる。

とはいえ現時点では、Evelyn 氏も言うように、小型デスクトップ３Dプリンターで提供できるものは「せいぜいカップやボウルなどの小物に、そしてまあ銃器が関の山。長期的に見て無難な線は、商用３Dプリント事業しかない」。

大規模プロジェクトの場合、上位機種の商用３Dプリンターならその場で製造可能なことから、海外へ外注に出すコストや輸送にかかるリスクが軽減できるなど多大なメリットがある。だが、ジャマイカ国内の３Dプリント需要を見る限り、商用３Dプリントの事業展開はまだ時期尚早だと Evelyn 氏。

現在、ジャマイカでは３Dプリンターに関する法的規制は一切ない。「米国でさえ、すでに殺傷力のある銃器が３Dプリンターによって国内で製造されているのに、何の規制もない。今のところ当局は、３Dプリント製品および３Dプリントサービスの需要が今後どこまで拡大するか、当面静観する方針だろう」。

３Dプリンター生みの親で現 3D Systems CTO の Hull 氏は、来たる５月 21日、「米国発明家殿堂」入りを果たす。

→ 参照元記事

３Dプリントは Amazon のビジネスモデルをも変えるか？

Amazon.com は昨年、３Dプリンターストアをオープンさせたが、今月初め、パイロットプログラムの一環として、提携５社とともに３Dプリンターで製造した製品を専門に販売するスペースを試験的に開設した。これは eコマース業界としては初の試みになる。

だが、Amazon の真の狙いはそれだけにとどまらないかもしれない。

３Dプリンティングは小売事業において需要サイドのみならず、供給サイドをも変えつつある。デジタル化する世界においては欲しい商品がない場合にどうするかという概念に変化がもたらされつつあり、同時に増え続ける一方の在庫スペースをどう確保するかという点においても変化はもたらされつつある。

現在のネット通販型小売モデルでは、Amazon のような大規模小売業者は膨大な商品ストックを物流センターに保管し、顧客の注文を受注した時点でできる限り早く、そして価格を抑えて発送する。小売店舗がない分、浮いた経費を物流センターの効率的運営に振り向け、商品販売の利ざやを増やすことができる。

では３Dプリンティング技術を使った小売モデルではどうか。在庫で満たした物流ネットワークを全国規模で展開することも、また「 Drone 」と呼ばれる自前の自動操縦無人ヘリコプターに投資することもなく、注文を受けた商品をただちに顧客に提供できるようになるかもしれない ―― いずれ Amazon は顧客に目的の商品のデザインファイルのみをダウンロードしてもらい、それを顧客の自宅で３Dプリントアウトしてもらう、という販売方法を採用することは、理屈の上ではできない話ではない。そうした顧客は、Amazon の３Dプリンターストアでプリンター本体やフィラメントも購入するようになるだろう。

Amazon はただ商品のデザインファイルをダウンロード販売するだけ、あとは顧客が３Dプリンターで出力して手に入れる、というビジネスモデルは、たしかに興味深いが、現在市販されている廉価な３Dプリンタークラスで出力可能な製品は、せいぜいプラスチック樹脂製の玩具や小物が関の山で、日用品すべてがこの方式で売れるようになるのはずっと先の話だ( 現状では３Dデータファイル作成には高度な専門知識が必要で、３Dプリンターの操作にも相当量の忍耐とスキルが要求される )。

そうは言っても、今日の３Dプリンティング技術の使われ方にはきわめて独創的なものも出現し始めている ―― 航空機や自動車の製造にとどまらず、住宅にまで応用範囲は広がっている。人体の人工器官まで３Dプリントアウトしているくらいだ。これらを考えると、将来 Amazon が有機物であれ無機物であれ、全商品をデザインファイルとしてオンライン販売するという可能性は高いのではないか。かつてインターネットならではのスケールメリットを活かして顧客の買い物の仕方を一変させたように、３Dプリンティング技術を使って買い物のあり方にさらなる変革をもたらすことは可能だろう。

→ 参照元記事

オランダ発 住宅まるごと３Dプリント

オランダの建築設計事務所 DUS Architects は、住宅１軒まるごと３Dプリントアウトするという実験に取り組んでいる。

DUS Architects は首都アムステルダム北部の運河に面した空き地でこの建築実証実験を行なっており、作業の模様は有料で一般にも公開され、建築作業の一部にその収入が充てられる( １人 3.45米ドル )。

同事務所によれば、この実験のため、オランダの３Dプリンターメーカー Ultimaker にデスクトップ型３Dプリンターを巨大化したような高さ６ｍ もある住宅建造専用プリンター「KamerMaker( オランダ語でルーム・メイカーの意 )」を特注、運搬用コンテナに入れて現場まで搬入した。このプリンターで建築するのは現地で「カナルハウス」と呼ばれる住宅で、現場でプリントアウトしながら組み立てる。すべて計画通りに進めば３年以内にカナルハウスは完成するという。

これが、「世界初の３Dプリントアウトされた住宅」になると言えるかどうかはまだわからない。「KamerMaker」が１回で出力できる最大寸法は 2.2ｘ2.2ｘ3.5 m で、同事務所によれば、各部屋は個別にプリントアウトされ、それぞれ安全検査を経て組み立てられるという。「各部屋は数種類のパーツからなり、大きなレゴブロックのように連結して組み立てられる」と事務所側は述べている。

この３Dプリントされた巨大な LEGO ブロック状の建材は内部が中空で、ハニカム状の骨組構造の支持体を持ち、壁には配線と配管用の空間が用意されている。

ただしここで、３Dプリンターの将来について根本的な疑問が生じる。これほど巨大な物体 ―― 住宅用３Dプリンター ―― を作り、それを使用してもう１つの巨大なモノを作るというのは果たして本当に効率的な工法なのだろうか？　

現在、高さ３ｍ の建材ブロック１つプリントするのに１週間はかかる。同事務所代表者によれば、２時間以内の出力を目指すという。

また、同様のブロックの出力において、数 cm 分高すぎるという問題も発生している。建材として使用しているのは「Macromelt」と呼ばれる菜種油から製造した樹脂ペレットベースのもので、今のところ「KamerMaker」プリンターはこの素材を常時、正確に均等に出力できていない。そのため内部のハニカム構造部分も一部で不揃いになったりしている。DUS Architecs 側は、現在はまだ試験段階であり、実際に建築に使用する時にはこれらの問題はすべて解決済みで強度的にも問題ないと説明する。「Macromelt」については、万一、出力に失敗しても簡単に粉砕して再利用できるとしている。

計画では、正面部分の高さ15ｍ、幅６ｍ、奥行き６ｍ、13の部屋を持つ切妻屋根のカナルハウスを建てるとし、最初の部屋は今年の夏ごろをめどに完成させたいとしている。

→ 参照元記事１.
→ 参照元記事２.

現役工科大学院生の開発した３Dプリンター、「Lathon」

ジョージア工科大学の航空宇宙システム デザイン研究所( ASDL )で研究をしている大学院生 Nohtal Partansky 氏は、従来の市販３Dプリンターの欠点を改善した「Lathon 3D Printer」をゼロから開発し、Kickstarter 上で公開している。

Partansky 氏は市販されているプリンターを使い始めた当初より、使い勝手の悪さやイライラさせられる点に気づき、どうにかしたいと考えるようになったという。まったく新しい３Dプリンターを新規開発することを思い立ったのは大学３年の時だったが、ようやく目に見える形になった。

このプリンターは、シンプルな操作性が特徴だ。同氏によれば、従来製品に求められていたユーザー側の操作を可能な限り排除したという。造形後の面倒なサポート材除去作業も、溶解性サポート材採用により不要、としている。

製品寸法も大きく( 25ｘ16ｘ25 インチ )、このため従来の市販プリンターでは何度かの工程に振り分けて行なっていたような大型造形物( 最大造形サイズ12ｘ9ｘ8 インチ )も１回の工程で済む。また最大８種類のフィラメント素材が使用可能で、２種類の色 / 素材の同時出力およびカーボンファイバー造形に対応し、異なる素材同士を重ねて造形することも可能だという。Partansky 氏の試作した 20面サイコロでは、色つき素材でサイコロ面を造形し、数字の色のみ白に変えている。造形作業中に発生する微粒子も活性炭素フィルターで除去する防塵機能も備え、ダストカバー付きなので造形中の温度変化も受けにくく、高品質な造形を可能にしている。

部品１つとってもすべて何もないところから手作りして組み上げたため、「すべてが苦労の連続」だったと Partansky 氏。

目下、この「Lathon( Nohtal を逆から読んだもの )」３Dプリンターでバッテリー充電可能な照明器具を作りたいと Partansky 氏は言う。そして、これまで試作した中では最大級のピラミッドの製作も計画している。完成には 20～30時間はかかるだろうという。

「３Dプリンターの非常に素晴らしい点は、作れないものがないツールだということ。何だって製作可能なことだ」。

→ 参照元記事

重い先天性心臓疾患を持つ赤ちゃんを救った３Dプリントの心臓モデル

米国ケンタッキー州ルイヴィルのコセア子ども病院はこのほど、３Dプリンターで出力した３次元心臓モデルを使い、重い先天性心臓疾患を持つミャンマー移民の男の赤ちゃんの生命を救った。

ルイヴィル大学の小児外科医 Erie Austin 氏ら執刀医チームによると、生後 14か月の Roland Lian Cung Bawi ちゃんは、生まれつき心臓大動脈や肺動脈の奇形および心室に穴が開くなど複数の疾患を持って生まれた。Austin 氏は今回の手術に当たり、２次元 CTスキャンデータのみに基づき手術方法を決定する従来のやり方では困難だと判断、同大学 J. B. スピード記念工学部( J.B. Speed School of Engineering )に支援を求め、同工学部の所有する MakerBot 製３Dプリンターを使用して Bawl ちゃんの３次元心臓モデルを製作した。手術は 2月10日に行われ、成功した。

同学部付属のラピッドプロトタイピング研究所長 Tim Gornet 氏によれば、同研究所ではこれ以前にも外科手術用立体モデル製作に３Dプリンターが活用されてきたとし、外科医と協働して腫瘍や脊髄欠損などの手術用に３次元モデルを提供してきたという。今回のように、３Dプリント出力された３次元モデルを使用した心臓外科手術の成功例としては、ケンタッキー州初だという。

今回の心臓手術では２次元 CT画像データから、実際の倍の大きさに拡大した心臓の３次元モデルを製作し、これにより執刀医チームは比較的短時間で、最小限の切開にとどめることが可能になった。Roland ちゃんは術後の回復もよく、完全回復するだろうと Austin 医師は語った。

もちろん、現時点ではまだ３Dプリンティングは医師が直接関与する検査の完全な代用にはならず、患者体内の患部が目視で確認できる程度のものだ。医療現場における画像技術はここ数十年で飛躍的発展を遂げたものの、とりわけ脳内部などは組織のモデル作成が難しいとされる。だが、実物より大きな３次元モデルを安価に短時間で製作できれば、高額かつ不要な試験開腹の回数も減少し、患者は短時間でダメージから回復可能になるかもしれない。

通常、開腹手術は腹腔鏡手術と比べて時間がかかり、患者への負担も大きい。３Dプリントアウトした立体モデルの精度がさらに向上すれば、このような負担の大きな侵襲的手術の必要も減り、３Dプリンティング技術開発にかかるコストや困難さも元が取れる時が来るだろう。

→ 参照元記事１.
→ 参照元記事２. 

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 Labs や OpenLabTools 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」。

→ 参照元記事

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.