不可製造（Additive Manufacturing）
不可製造とは、Additive Manufacturing（積層造形）といい、一般的には3Dプリンタとして知られている、3Dプリンティングのことをいう。層を重ねることで形状を作っていくため、従来の製造方法では不可能だった形状や構造の製品を作成可能にする。従来の「不可製造」とされていた設計や素材の制約を克服し、設計の自由度を大幅に拡大する。また、材料の無駄を最小限に抑え、効率的な製造が可能となることから、特に航空宇宙産業や医療分野において急速に普及している。不可製造（Additive Manufacturing）は、これまで不可能とされていた製造の世界に新しい可能性を開いた。
不可製造の基本概念
不可製造は、従来の「除去加工」とは異なり、材料を積層して製品を作り上げる技術である。このプロセスでは、デジタル設計データを基に材料を一層ずつ積み上げていくため、複雑な形状でも正確に再現することが可能である。これにより、従来の技術では製造が不可能だった形状、例えば内部に複雑な空洞を持つ構造や、細かなディテールを持つ部品などが容易に製造できるようになる。
不可製造の解消
不可製造は、従来の製造技術では実現できなかった「不可製造」の問題を解決する。例えば、複雑な形状を持つ航空機エンジン部品や、従来の鋳造や切削加工では製造が困難だった医療用インプラントなどが、この技術により実現可能となった。また、不可製造は、材料の効率的な利用を可能にし、従来の大量の廃材を出す製造方法に比べて環境への負荷も低減できる。たとえば従来の加工ではどうしても数を作らないとコストが高くなるが、一点ものの試作品でも低価格で作られることができる。
設計の自由度と新たなデザインの可能性
不可製造は、デザイナーに新たな自由を提供する。従来の加工技術では物理的な制約があり、実現不可能だったデザインが、この技術によって可能となる。例えば、複雑な網目構造や、内部に空洞を持つ一体型の部品などが挙げられる。このような形状は、従来の技術では部品を複数に分けて製造し、それを後で組み立てる必要があったが、不可製造では一度に作り上げることができる。
FDM方式
SLA方式
3D CAD
通常、3Dモデルは3D CADに代表される設計支援ソフトによってつくられる。3Dソフトで作成したものを3Dプリンタなどの装置に送ってモデルを出力する。通常、従来の機械加工では図面が必要であるが、図面は必要ない。
材料の種類
不可製造では、使用できる材料も多様化している。3Dプリンティングは個人用にも広がっているプラスチックや樹脂のものが広く知られているが、金属やセラミックス、バイオ材料まで、多様な素材を積層する技術が開発されている。特に航空宇宙産業では、軽量かつ高強度の材料が求められるため、金属の不可製造が注目を集めている。また、材料の無駄が少なく、必要な部分にだけ材料を使用するため、製造コストや資源の効率化も図れる。
コスト削減
不可製造は、製造プロセスの最適化を図ることでコスト削減に貢献する。従来の大量生産では、高価な金型や工具の準備が必要であったが、不可製造ではその必要がないため、初期コストを抑えながら少量多品種生産が可能となる。これにより、特にプロトタイプ製造やカスタマイズ製品の市場で大きな経済的効果を発揮している。また、従来の加工工程で発生する廃材を大幅に削減できるため、資源効率の向上にもつながる。
技術的な限界と課題
不可製造にはいくつかの技術的な課題も残されている。特に、製造速度の遅さや、積層工程で生じる微細な欠陥、強度の均一性などが課題として挙げられる。また、材料の種類によっては、従来の加工法に比べて機械的特性が劣る場合もある。このため、用途に応じた材料やプロセスの選定が重要であり、製品ごとに最適化された製造方法を見つける必要がある。
今後の展望とイノベーション
不可製造の技術は急速に進化しており、今後さらに不可製造の領域を拡大していくことが期待されている。特に、AIやデジタルツイン技術と連携することで、設計から製造までのプロセスをさらに最適化し、より高度な製品が迅速かつ効率的に作られるようになる。また、環境に優しい材料の開発や、バイオ材料を利用した医療用部品の製造など、新たな市場が開拓される可能性も高い。