広瀬隆雄氏の3Dプリンター特集

3Dプリンターがブーム

市場規模

市場調査会社、ウォーラーズ・リポートの予想では3Dプリンター市場は今年から2020年にかけて年率23％で成長し、100億ドルを超える市場規模になると試算されています。

3Dプリンター市場の規模（10億ドル、ウォーラーズ）

3Dプリンターの歴史

3Dプリンターの歴史は意外に古く、今から26年前にチャック・ヒルという人が立体リトグラフに関するパテントを取得したのがその始まりだとされています。その年にチャック・ヒルは3Dシステムズ（ティッカーシンボル：DDD）を創業しました。

なお彼は現在も同社のチーフ・テクノロジー・オフィサーとして現役で活躍しています。当初、3Dプリンティングは自動車産業や航空宇宙産業で試作品（プロトタイピング）を作る際に利用されました。このような試作品や製造業向けの大型の3Dプリンターは、こんにち末端価格で25万ドルから100万ドルします。これに対して最近は1,300ドルから2万ドル程度の、廉価な消費者向け3Dプリンターが登場しています。

用途別の普及の実態

社会学者、エヴェリット・ロジャーズは普及学（Diffusion of Innovation）と呼ばれる概念で新しいテクノロジーやサービスがどう普及してゆくかの過程を説明しました。

ここでイノベーター（Innovators）とは新しいものに真っ先に飛び付くグループを指し、リスクを取ることを厭わず、若く、社会階級が高く、経済的に豊かで、社交的で、科学的な情報源の近くに居る一握りの人たちを指します。
消費者向け3Dプリンターはイノベーターに買われています。

アーリー・アダプター（Early Adopters）はオピニオンリーダーとも言われ、イノベーターよりも賢明に判断し、先取の精神から新技術を採用します。周囲に対する影響力を持ちます。製造業向け3Dプリンターはアーリー・アダプターに買われています。

アーリー・マジョリティ（Early Majority）は暫く様子を見てから新技術を採用する人たちです。試作品向け3Dプリンターは、アーリー・マジョリティに買われています。

無秩序、無規格な黎明期

現在のところ3Dプリンターの規格は不統一で、様々な機種が乱立しています。素材もプラスチック、ナイロン、金属、ゴム、ワックス、合成樹脂など100種類以上にも及んでいます。つまり、ひとくちに3Dプリンターといっても、その性能や使い勝手は全くバラバラなのです。これは新技術が登場したばかりの黎明期に良く見られる現象で、ほとんどの機種はプロプライエタリー、つまりオリジナルな意匠で他社製品と互換性の無い設計になっています。

3Dプリンターがこのような無秩序な発展を遂げたもうひとつの理由は、当初の顧客が自動車会社や航空機の設計など、プロの人たちだったことによります。彼らは3Dプリンターの使い勝手が少々悪くても苦になりません。自分達自身がエンジニアだからです。

その半面、自分達の問題解決のためにおあつらえ向きな機能性や特性を3Dプリンターのメーカーに要求しました。これはつまり顧客の数だけ3Dプリンターの種類が増えてしまうことを意味しました。

二強時代へ

3Dプリンターの初期には、このような理由から零細な業者が乱立しました。2年ほど前から最大手の3Dシステムズとライバルのストラタシス（ティッカーシンボル：SSYS）が小さい企業をどんどん買収し、業界の統合に乗り出しました。自社ディーラー網に新しく買収した企業の製品を乗せることで営業やアフター・サービスの効率を上げることが出来ました。

特に3Dシステムズはこれまでに40社近い企業を買収し、いわゆる「ロールアップ」つまり買収で大きくなる事業戦略の企業だと市場関係者から認識されるようになっています。3Dシステムズの普及版3Dプリンターは『キューブ』という商品名です。

一方、ライバルのストラタシスはイスラエルのオブジェクトと合併しました。ストラタシスは『モジョ』という普及版3Dプリンターを販売しています。ストラタシスの最も高価な製造業向け3Dプリンターは3万ドルから38万ドルです。これは3Dシステムズやエックスワン（ティッカーシンボル：XONE）よりも低いセグメントで競争していることを意味します。ストラタシスの累積出荷台数は約3万台です。また去年の販売台数は4,500台です。

売上高（百万ドル、2013年はガイダンス、各社IR資料）

この「二強」に次ぐ第三の企業がエックスワンです。同社はもともとマサチューセッツ工科大学（MIT）の研究者が開発した3Dプリンティング手法をライセンシングしはじめられた会社です。同社はテスラ・モーターズ、ボーイング、フォード、キャタピラーなど要求度の高い一流企業を顧客としており、平均販売単価も約1億円と、たいへん高価です。

今年は大体30台の売り上げを見込んでいます。なおエックスワンはあくまでも試作品、製造業向けプリンターだけに特化しており、いまのところ消費者市場へ参入する計画はないようです。

3Dプリンターは実際にはどうやって印刷する？

それでは実際に3Dプリンターがどのようにして三次元のモノを造形するのかを説明します。プリンターの種類によって手順は異なりますので、ここではエックスワンのSシリーズの例を示します。

1. 先ずコンピュータの画面上で立体のオブジェクトを作成します。
2. この情報をスティック・メモリーなどに保存し、3Dプリンターに差し込みます。
3. 3Dプリンターが印刷指示を受けると、プリンターヘッドが左右に動きます。
4. プリンターの底面部分はビルドボックスと呼ばれる、粉末（パウダー）が満たされたプールになっています。ここに接着剤をスプレーするか、ないしは熱を照射するなどの方法で、オブラートのように極めて薄い膜を何百層も積み重ねるようにしてカタチを印刷してゆくわけです。
5. ひとつのレイヤー（階層）の印刷作業が終わると、プリンターはまた粉末状の素材でビルドボックス、つまりプールを満たします。
6. 再びプリンターヘッドが動き、先ほどと同じように印刷を続けます。
   （このステップ3～6を何回も繰り返し、何時間もかけて造形してゆくわけです）
7. ひとつのレイヤーのプリントが終わり、新しいパウダーが満たされるごとに、ビルドボックスの底はエレベーターが下がるように下に下がり、プールが深くなります。（こうやって印刷されたカタチは、出来た時にはビルドボックスの中のパウダーに埋もれているので、まだ姿は見えません）
8. 印刷する際に使用されるインクが、金属の場合、最後に熱を加えて硬くします。印刷の際、ブロンズなどの金属が混ぜられ、最後に2000度の温度で焼くとスポンジが水を吸い込むように金属がブロンズを吸収し、凝固します。

3Dプリンターの限界

3Dプリンターは複雑な立体構造をローコストで作れるメリットを持っています。とりわけ少ない数の製品を生産することに適しています。このため航空宇宙産業や個人に合わせカスタマイズされた製品を必要とする医療分野などに適しています。

その半面、統一規格の標準的製品を大量生産するような局面には向きません。なぜなら3Dプリンターは出力（＝プリント）時間が比較的長くかかるからです。素材の凝固や結合などに要する、物理的、時間的な制約がプリンターのスピードアップの阻害要因になります。

つまりコンピュータの演算処理速度を向上させるような要領でプリンターの処理能力を向上させることは出来ないのです。プリント時間を短縮しようとするとステップ数（＝何回、上塗りするか）を減らし、その分、一回のコーティングを分厚くすることになります。それは積層ピッチが大きくなり、喩えるならばギザのピラミッドのように表面が階段状のギザギザになってしまいます。

つまり精度の高い、すべすべの仕上がりになるためにはプリント時間がそれだけ余計にかかるわけです。また素材や処理過程によっても変わりますが、3Dプリンターによって作られた造形物は強度の面で問題がある場合もあります。

また3Dイメージのコンピュータ上での作成は一般の消費者には未だ難易度が高く、自分の思うようなイメージが作成できない場合も多いです。3Dスキャンニングのような、イメージのインプットをする際のツールの向上を求めるユーザーの声も強いです。

CAD/CAMシステムの会社、オートデスク（ティッカーシンボル：ADSK）は「123D」というサイトで立体イメージ作成のヒントやアプリを提供しています。

結局、3Dプリンターが全ての製造業に取って代わるということではなく、あくまでもカスタムメードの洋服を仕立てる時のように、「世の中に、これひとつしかない」モノを作る時に威力を発揮するわけです。別の言い方をすれば3Dプリンターが登場したからといって中国の製造業が全部廃業に追い込まれるとか、そういう事は起こらないということです。

3Dプリンター関連銘柄

フィスコ社による3Dプリンター特集

3Dプリンターとは

「3Dプリンター」とは、CAD（コンピューターによる設計）の技術を応用した機械です。立体構造物を簡単に作ることができ、机の上に乗ってしまうほどの小型サイズで、その名の通り、紙にインクで印刷するような感覚で3次元のモノを立体的に作り出すことができます。素材は紙やインクではなく主に樹脂が用いられ、液体や顆粒上にした樹脂を絞り出したり、吹き出したりして立体的に塗り重ねて成形します。

安価なタイプのものは精度、速さ、材料の制約などの面で上位機種とは性能が劣るため、「3Dプリンター」ひとつですぐに家庭内工場が実現するわけではありません。しかし従来こうしたモノ作りの現場では、試作品ひとつを作るにしても金属製の金型（かながた）を外注して、それを受け取ってから樹脂を流し込んで造形し、あるいは巨大な放電加工機や自動旋盤を使って金属の塊から直接削り出したりしていました。大量生産を前提としているため発注量もある程度まとまっていなければならず、試作品にも相当のコストがかかっていました。

アメリカのウォーラーズ・アソシエイツ社の調べでは、「3Dプリンター」の市場規模は2012年に全世界で22億ドル（1ドル＝100円で2,200億円）に達し、前年比29％の増加となりました。それが9年後の2021年には108億ドル（1兆800億円）と5倍近くに達すると見られており、航空、自動車、医療分野で大きく伸びることが予想されています。国別の設置台数の予想では、アメリカが38％でトップ、次いで日本の9.7％、ドイツの9.4％、中国の8.7％と続いています。

実際の産業用途としては、歯科のインプラントの際の口腔模型や、外科医の手術訓練のためのイミテーション臓器の製造など、医療分野において早くも活用されています。また、自動車レースの最高峰である「F1」や、戦闘機の部品という軍需産業など、大量生産には向かない単品部材の製造でも利用が広がりつつあります。「3Dプリンター」の単価は下がっているとはいえ、精密さの要求される分野ではまだ高価な機械が求められています。

しかし「3Dプリンター」が広く普及するには特許の壁が厚く立ちはだかっています。「3Dプリンター」を使ってモノを成形する方法には、大きく分けて、樹脂を練り上げて重ねる製法と、紙のプリンターのようにインクジェットのヘッドから樹脂を細かい粒子状に吹き出して造形する製法があります。前者は世界最大手のストラタシス社が特許を持っており、後者はイスラエルのオブジェット社が保有しています。そのため現状では新規参入が難しくなっており、技術獲得のためのM＆Aが活発化しているとされています。

昨年12月にはストラタシス社とオブジェット社が合併し、新会社となったストラタシス社がふたつの製法を手に入れました。これにより世界トップの座を一層揺るぎないものにしたとされています。世界第2位となったアメリカの3Dシステムズ社は巻き返しを図り、日本でも15万円という安価な普及機の販売を開始しました。丸紅（8002）の子会社である丸紅情報システムズ（未上場）が販売を担当しています。

3Dプリンター関連銘柄（日本株）