3D打印机价格下降、成型材料品种增加,相关网络服务也在不断充实。在制造业之外的领域,3D打印机的应用领域也越来越广,个人用户层也有所扩大。在这样的趋势下,“任何人都能开制造公司”的机运便产生了。而对于本事就是制造业的企业,3D打印机则是提升现有业务竞争力、开拓新业务领域的强有力武器。
提升现有业务竞争力依靠的是[1]革新开发流程、[2]强化少量生产对应能力,开拓新业务领域依靠的则是[3]提供制造技术经验。下面,本文就详细介绍一下这3个推动力。
重新审视试制的作用
首先,[1]开发流程的革新,可以通过把3D打印机作为一种交流工具来实现。
过去,在制造业的开发流程中,3D打印机是被作为制作试制品的手段而使用的。这是因为作为“快速成型”的延伸,3D打印机能够快速、低廉地制作出试制品。其作用是将设计信息转化为实体,通过组装观察形状,在试验中确认性能。
利用3D打印机制作立体模型所需成本和时间正在不断减少。除了替代过去的试制品制作方法之外,试制的作用也被重新考虑。作为交流工具使用就是新的作用之一。
即使是在以前因成本和时间的限制、“无力进行试制”的案例,现在也能借助3D打印机开始试制,一次能够制作的试制品数量和改进后重新制作的次数也会明显增多。
这样制造出的试制品不仅能像以前那样用来确认形状和功能,还可以在设计的决策过程中,也就是反复尝试、改进的阶段使用。在实物基础上展开讨论有助于深化理解,找出从电脑屏幕上的3D模型和图纸中发现不了的问题。
这里需要注意的是,既然是以实物为基础,就需要在制造现场配备相关人员。随着全球化的发展,利用IT技术的远程交流愈发必要,普及程度也在提高,但这依然比不上亲眼目睹实物的交流。在日本,各企业地理位置集中,通过使用3D打印机,应该可以孕育出以此为优势的新的开发流程*1。
*1 这一思路也可以运用到承包成形和加工的小工厂。如果能够利用3D打印机,使客户的创意具体化,不仅便于扩大客户层,还能够减少由误解造成的返工,最终提高顾客的满意度。
容易应对少量生产
充分利用3D打印机,能够使应对少量生产的能力出现飞跃。3D打印机适合单件和少量生产,试制也正是利用了这一特点。因为无需准备模具,所以初期投资少,也容易适应产量的变化。而且,在制作的过程中无需考虑工具的路径和脱模的方向,因此,形状的自由度高,也容易实现每件产品形状各异的定制。
在利用3D打印机生产最终产品时,需要根据自己的用途,选择可以使用指定材料的3D打印机。10万日元左右的低价位3D打印机基本上只能使用ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚树脂)或PLA(聚乳酸)作为材料*2。
*2 能够使用光硬化性树脂、价位在数十万日元的3D打印机目前也在推进开发。
倘若这些材料不能满足要求,那就需要购买价格更高的商用3D打印机。例如,某些类型的打印机可以使用PC(聚碳酸酯)、PPSF(聚苯砜)等具备高耐冲击性、高耐热性的树脂,或是具备透明性和弹性的树脂。
现在有一些3D打印机还能使用对人体安全、符合登机标准、遏制了带电性的树脂*3。
*3 虽然是否叫3D打印机还存在争议,采用烧结粉末工艺进行成型的类型可以使用金属和沙等材料。就目前情况来看,装置体积偏大,价格也比较昂贵,但未来完全有可能得到改进。
如上所述,3D打印机可以使用的材料的种类越多,就越方便进行单件和少量生产。
批量生产还有问题
3D打印机可以实现单件生产。但从生产能力的角度来看,这种生产方式目前面临着难以批量生产的课题。举例来说,美国Stratasys现在利用3D打印机制作该公司3D打印机的部分部件(31种部件),而这款产品的年产量仅为十余台。
但是,3D打印机完全有希望增加产量。因为数量的阈值会随着时代不断变化。众所周知,著名EMS(电子产品代工服务)企业台湾鸿海精密工业(通称富士康)是采用切削加工的方式为美国苹果公司的“iPad”和“iPhone”制造金属外壳的。对于iPad和iPhone等批量生产的产品,使用冲压和制造是最常见的。然而,富士康通过使用数万台机床,实现了切削加工的批量生产。