セラミックス3Dプリンターは実用化できる?量産化が難しい3つの課題と現実
セラミックス3Dは試作に使える技術なのかそれともまだ研究室の技術なのか?
国際学会でそのヒントを探してきました。
Q1
セラミックス3D、もう実用段階?
用途によっては、すでに実用段階です。
学会でも、研究用試作、小ロット部品、評価用サンプルといった用途の発表が多く見られました。
特に、「様々な材料で、形をまず作って評価する」という使い方では、すでに現場で使われ始めています。
ただし、量産部品として大量に安定的に使うという段階ではまだありません。
つまり、セラミックス3Dは、用途を選べば実用、量産用途ではまだ研究段階という立ち位置です。
Q2
まだ難しいと言われる理由は?
セラミックス3D造形は多くの場合、造形した後に「脱脂・焼成」という工程があります。
学会でも、焼成中に割れた、焼くのに時間がかかる、狙いの特性が出るか、という話が何度も出てきました。
つまり、セラミックス3Dは造形だけでなく「焼く工程」まで含めた技術です。
ここが、まず一つ目の難しさです。
もう一つの難しさは、材料ごとに最適な用途を探す必要があることです。
アルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素など材料が変わると、作りやすさも、特性も、用途も変わります。
学会でも、この材料で何に使うのが一番意味があるのかを探している研究が多く見られました。
つまり、セラミックス3Dが難しいと言われる理由は、脱脂焼成を含めたプロセスの難しさ、材料ごとに最適な用途を見つける難しさ、この二つがあるからです。
Q3
それでも研究を続ける理由は?
それでも、世界中の研究者がセラミックス3Dを続けています。
理由の一つは、従来工法では作れない形状があるからです。
複雑な内部構造、微細な流路、一体化した形状など様々な分野で金型や切削では作れない形が必要とされています。
もう一つの理由は、プロセス自体が、持続可能な製造に向いていることです。
セラミックス3Dは、必要な部分だけ材料を使い、金型も不要で設計変更もすぐに反映できます。
学会でも、材料ロスを減らす、試作回数を減らす、エネルギー効率を上げるといった観点からこの工法を評価する発表が多く見られました。
さらに、材料の可能性もまだ広がっています。
アルミナだけでなく、ジルコニア、炭化ケイ素、アパタイトなど様々な材料で研究が進められています。
単一材料だけでなく、部分ごとに異なる材料を組み合わせた形や、徐々に材質を変える技術なども注目が集まっています。
学会でもこの材料で何ができるかを探る研究が多く、この技術が必要だから続いているという雰囲気を強く感じました。
つまり、セラミックス3Dが研究され続ける理由は、形状の可能性と材料の可能性、そして持続可能なプロセスとしての可能性があるからです。
まとめ
国際学会で感じたのは、セラミックス3Dは完成した技術ではなく、実用に近づいている技術だということです。
試作や評価なら使える技術には確実になっています。
つまり、まずは試してみる価値のある技術です。
研究の流行は、産業の未来図です。
次に実用化される未来は、今学会で議論されているテーマかもしれません。
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