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【3Dプリンター】業界ニュース
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英国研究者がバイオ素材のリサイクル可能なフォトポリマー樹脂を開発
環境に優しい3Dプリンティングを実現するために 光造形3Dプリントではお馴染みのフォトポリマー樹脂。そもそもフォトポリマーとは光機能性高分子の一種である感光性樹脂のことだ。光を照射することで溶解性などの物性を変化させることから光造形3Dプリンティングにおいて重宝されている。実はこのフォトポリマー樹脂に変革が起ころうとしている。科学ジャーナル誌『nature』によると、英国バーミンガム大学の研究者らが、最近、高解像度の印刷が可能で、かつリサイクルおよび再印刷できるバイオソース材料からフォトポリマー樹脂を作成することに成功したようなのだ。 画像：バーミンガム大学 この新しいバイオフォトポリマー樹脂の利点は何よりも環境負荷の低減にある。伝統的なフォトポリマー樹脂は石油化学製品から作られている。先述したように、これらの樹脂は光にさらされると硬くなり、長持ちする構造を形成するが、その一つの欠点として石油化学ベースであることとリサイクル性の低さが指摘されてきた。今までのフォトポリマー樹脂は材料が硬化すると不可逆的な結合を形成し、より多くの化学物質を追加せずに分解することを困難にしていた。研究者らによればこのプロセスがしばしば樹脂のリサイクルのためにより多くの材料が生成されることになり、環境への影響の悪化が懸念されていたのだ。その点、今回バーミンガム大学が開発した新しいフォトポリマーレジンは完全にリサイクル可能でありながら高い印刷品質も維持しているという。彼らの研究によると、天然に存在する脂肪酸であるリポ酸から派生した新しい樹脂は、元の成分に分解して再印刷することができるとのことだ。 画像：バーミンガム大学 研究の主任研究者であるアンドリュー・ダブ教授によれば「私たちのアプローチは、効率的にリサイクルできない石油化学製品から作られた樹脂に頼ることから抜け出すための重要な一歩です。私たちにはまだ改善点がありますが、この研究は開発のためのエキサイティングな新しい道を開くでしょう」とのこと。すでにこの新しい樹脂で彼らは3Dプリンターの品質をベンチマークするために使用される小さなボート「3DBenchy」を出力して、その品質の高さを示しており、特許出願も済んでいる。商用化が達成された暁にはより持続可能な3Dプリントへの道が開かれることは間違いない。 画像：バーミンガム大学参照記事『A renewably sourced, circular photopolymer resin for additive manufacturing｜nature』https://www.nature.com/articles/s41586-024-07399-9
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無料アプリを使って3Dモデルに自動で「ひねり」を加える
簡単操作で3Dモデルをアレンジする 「STL Twister」 入手した3Dデータにアレンジを加えたい。そんなニーズに応えるアプリがGitHub上にあるらしい。以下はそのアプリを使用して、キャラクターの3Dモデルに「ひねり」を加えている様子をおさめた動画だ。 アプリの名前は「STL Twister」。使用するには、このページに自分のモデルをアップロードするだけ。この動画ではまずアプリが用意しているテスト用の小さな男の3Dモデルを使って試している。 操作は簡単だ。捻りたいレンジを指定した上で画面横の「Twist Amount」というバーを左右に操作するだけで、小さな男の体は左右に捻られていくのがわかる。それもごく自然な形でだ。 動画では次いでキューブ状の3Dモデルでアプリの機能を試している。通常の立方体に「ひねり」が加わるだけで、オブジェクトには芸術的な効果がもたらされている。動画ではひねった3Dモデルをプリントして見せているが、実に面白い。 もちろん、より複雑なアレンジを加えたいという場合は自身でCADを学んでいく必要があるが、もっと気楽に3Dモデルにアレンジを加えたいという人にとっては、とても便利なアプリになりそうだ。「STL Twister」には以下からアクセスできる。是非試してみてほしい。 STL Twister https://andrewsink.github.io/STL-Twister/
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TPUレジンを使ってコンクリート素材のフィギュア作りに挑戦
金型出力で3Dプリント遊びの幅を広げよう 3Dプリンターをより楽しむ上で「もっと素材のバラエティが豊富になったら」という願望をお持ちの方は多いと思う。たとえば、自分好みのフィギュアをコンクリート素材で作ってたいと思ったとしよう。この場合、コンクリートを素材として使うことができる業務用3Dプリンターを購入するという手もなくはないが、あまり現実的とは言えない。じゃあどうすればいいか。3Dプリンター系YouTuberの［Art By Adrock］の提案するソリューションはシンプルだ。氏がトライしているのは、通常の家庭用3Dプリンターの素材である合成樹脂によってコンクリートの金型を作成し、そこにセメントミックスを流し込むという方法だ。果たして、その結果はこちらの通り。 樹脂造形とは異なる重厚な質感を伴いつつ、かなり細部まで精巧に表現されている。作品としても面白いし、是非とも試してみたい。以下の動画では、CADで金型を作成するまでの流れがまとめられており、非常に参考になる。どうやら氏が使用しているのは弾力のあるTPUフィラメントのようだ。 皆さんも是非ともこの方法を参考にコンクリートフィギュア作りに挑戦してみてはいかがだろうか。素敵な作品ができた暁にはどうかSK本舗の「みんなの作品集」宛にご応募ください。
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1トンあたり約497馬力を達成したアストンマーティン「ヴァリアント」の3Dプリントサブフレーム
次世代ボンドカーにも3Dプリント技術の波が？ 映画「007」シリーズのボンドカーでもお馴染みのアストンマーティン。中でも最もアイコニックな存在といえばアストンマーティン・DB5・ボンドカーだろう。2020年に同社によって復刻された世界限定25台のDB5コンティニュエーションは、1台あたりの価格がおよそ275万ポンド（4億4000万円）。まさに夢の名機である。さて、長い歴史を持つアストンマーティン社だが、現在は同社もまたその自動車製造において3Dプリント技術を大きく取り入れている。たとえば先日、同社が発表した新作スポーツカー「ヴァリアント」においてもそうだ。このヴァリアントは、伝説のレーサーであるフェルナンド・アロンソの委託によって開発された車両になるが、ロドリーガルとトラックに焦点を当てた設計を持ち、1トンあたり約497馬力という驚くべきパワー対重量比を達成している。そして、この設計を実現させているのが、3Dプリントされたリアサブフレームなのだという。同社によれば、リアサブフレーム製造における3Dプリント技術の採用の利点は、必要な強度と構造を維持しながら、それ自体の重量を減らすことが可能になることだという。この軽量化は、車の敏捷性とハンドリングを高めるために重要なものであり、これによって高速操縦中であっても車両の正確な制御が可能になる。もちろん、ヴァリアントにはこの他にも様々な技術が投入されているのだが、複雑な高級車の製造においていまや3Dプリント技術が効率やコストの面のみならず、機能性においても欠かせないものとなっているということは間違いない。現在、エネルギー問題の観点から自動車産業に対して主に燃料の点で厳しい視線が集まっている。ただ、そのソリューションは燃料そのものを変えること以外にもある。自動車製造の現場における3Dプリント技術の導入は、自動車の安定した軽量化を可能し、エネルギー効率をさらに上昇させるものとなる。ひいてはエネルギーの無駄遣いを減らすことにもつながる。自動車産業とAM技術の蜜月に終わりはなさそうだ。
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大躍進を続けるElegooから3台の新しい3Dプリンターが登場｜初となるXYフラグシップも導入
RAPID + TCT 2024で発表されたElegooの最新3Dプリンター SK本舗でもお馴染みの3DプリンターメーカーELEGOOの急成長が止まらない。ELEGOOが最初に注目を集めたのは2019年、同社の主力プリンターであるMars 1がリリースされた時だ。その後、同社FDMのNeptuneシリーズと大判3DプリントののSaturnシリーズへとラインナップを拡大し、その存在感を着実に増してきた。ELEGO0の魅力はまず何よりコストパフォーマンスの高さだろう。その価格設定が市場にもたらしたインパクトは計り知れない。その低価格さとは裏腹な高い性能によって、ELEGOOは瞬く間に多くのユーザーたちの支持を獲得した。そして現在、ELEGOOは最初のCoreXYフラッグシップ3Dプリンター「Centauri Carbon」を先日開催されたRAPID + TCT 2024において発表した。同時にELEGOOはMars 5とMars 5 Ultraの最新版も発表、まさに破竹の勢いを示している。さて、今回発表されたCentauri Carbonは3Dプリンター初心者に最適な機種となっている。 Elegoo Centauri Carbon スマートAIカメラ機能やアルミダイキャスト構造などの高度な技術を備えた本機においては同社初となるCoreXYを採用。X軸とY軸に沿って正確かつ迅速に動くためのユニークなベルトシステムによって、プロトタイプや芸術的作品、教育プロジェクト、中小企業製品まで、精密で複雑な3Dプリントを行うことができる。そして何より、今回注目すべきは初心者の参入障壁をこれまで以上に下げることになるだろう使用における簡素さだ。既存の3Dプリンター愛好家以外を視野に入れた本機は、今後、初心者が購入すべき最初の1台の筆頭となっていく可能性もある。先述した通り、さらに今回ELEGOOはMars 5とMars 5 Ultraを導入した。人気のMarsシリーズへの新しい追加で注目すべきポイントは印刷速度だ。たとえば、Mars 5 UltraはTilt Release Technologyを使用しているため、1時間あたり最大150ミリメートルを印刷できる。さらにこの機能により、印刷されたモデルを損傷することなく簡単に取り外すことができ、高品質のディテールと精度を維持しながらプロセスが高速であることが保証される。 Elegoo Mars 5 Mars...
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あたかも「革」のような表面テクスチャをBlenderで作成した3Dプリント系YouTuberが話題に
3Dプリンターで本物の革みたいな質感を再現 3Dプリントしたオブジェのレイヤーラインを誤魔化すための方法の一つに「外装に何らかのテクスチャを貼る」というものがある。このテクニックについては以前にも以下の記事で紹介したことがあるが、この方法ではパーツの表面をモデリングするという形も可能だし、スライサーソフトで印刷物の外装を変更し、幾何学模様などのテクスチャを追加するという形もある。もう後処理はいらない？ 積層痕を「効果的に隠す」ための2つの裏技https://skhonpo.com/blogs/blog/3dlayerline最近、このテクニックを使って、3Dプリント系YouTuberの「3DJake」が、3Dプリントしたオブジェの表面をあたかも「革」のように出力する映像をアップした。彼はこの「革」のテクスチャをBlenderで作成。以下の画像のように、一見すると本物の革製品かのような仕上がりになっている。 今回のテクスチャには約140万個の三角形が含まれているとのことで、これは一般的な家庭用3Dプリンターにはなかなかハードな精細さだ。おそらく普段使用しているスライサーでは間に合わない。ただ「3DJake」のオブジェ並の精細度を求めないなら、一定レベルまでは真似することも可能だろう。 いずれにしても、これはすごいテクニックだ。表面テクスチャの可能性を垣間見せてくれた「3DJake」に拍手を送りたい。詳しくは以下の映像で。
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2100年を目標に火星に3Dプリント都市を建設か｜NASAの野望と現実
NASAが近い将来における人類の惑星移住を計画 「2100年、私たちは他の惑星に都市を持つことになります」これは今年開催されたロンドンテックウィーク2024のAIサミットでNASAの技術研究投資副ディレクターであるクリスティル・ジョンソンが行った発言だ。ジョンソンは続けてこうも述べている。「私たちは、酸素、水、エネルギーの大規模な生産を、本当に習得しなければなりません。プラントのメンテナンスと予知保全のためのリアルタイムのデータ分析とシステム最適化を行うことができるためのAI機能を作りだす必要があります。私たちはまず最初に地球上でこれを達成し、その後、その技術を他の惑星に持って行くことができるようになるでしょう」これらの発言はNASAが近い将来における人類の惑星移住を真剣に検討しているということを表している。確かに地球はすでに人類が居住するための惑星としては様々な意味で問題を抱えている。気候変動やエネルギー不足、食糧不足問題や人口爆発など、これらの問題が解決される見通しは立っていない。こうなれば、別の惑星への移住のアイディアが生まれるのも当然といったところだろうか。 （画像）Ben Wodecki/AIBusiness ジョンソンはその移住のための鍵として3Dプリント技術を挙げている。別の惑星に都市を構築するためには3Dプリント技術が欠かせない。そのためにも燃料を継続的に惑星に輸送する必要があるとジョンソンは考えている。果たして、その別の惑星とはどの惑星のことなのだろう。ジョンソンが念頭に置いているのは赤い惑星、そう火星である。現状において火星は人類が居住する上でかなり酷薄な環境である。人類が火星で快適に過ごすためには計り知れない課題を克服しなければない。NASAはその課題を克服していくためにも、今後10年以内に惑星に有人ミッションを送りたいと考えているようだ。もちろん、こうした計画に対しては本当に実現可能なのかと懐疑的な意見もある。かつてスタンリー・キューブリックが映画『2001年 宇宙の旅』を公開したころ、人々は21世紀には人類が自由に地球と別の惑星を行き来しているだろうと信じていたのだ。しかし、ご存知の通り、現状でそのような世界にはなっていない。 ただ、そうだとしても、こうした壮大な計画を聞くと、胸が躍らずにはいられない。3Dプリント技術が作りだす火星都市。筆者の目の黒いうちにそれを見ることができるかはわからないが、いつかは実現してほしい「夢」である。【参考記事】https://aibusiness.com/verticals/nasa-charts-ai-robotics-3d-printing-as-path-for-mars-sustainability
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今ロンドンで話題のカラフルな3Dプリントランプ
基本的な3Dプリント技術を使った人気商品が誕生 今、イギリスであるランプが話題になっているという。販売元はロンドンを拠点とする企業であるOHHIO。どこかレトロな形状と、現代的なカラーリングのマッチングが、ファッションセンスの高いロンドンの若者たちの心を掴んだということだろうか。価格は約200ドル程度というこのランプ、カラバリも豊富でいくつかのパーツを組み合わせることで、独特のグラデーション効果を生み出している。 これらは全て3Dプリントによって作られているのだが、お気づきの通り、使っている技術は決して目新しいものではなく、ごくごく一般的なものだ。OHHIOの成功は、最先端の3Dプリント技術にアクセスしなくても、基本的な3Dプリント技術のみでも、アイディアとセンス次第でまだまだ魅力的なオブジェクトが作り出せるということだろう。OHHIOのウェブページは以下からアクセスできる。【OHHIO】https://ohhio.com/shop/lampsもちろん自分独自のランプカバーを作ってみるのも面白い。自信作が作れたという方は是非SK本舗の「みんなの作品集」にご応募ください。【SK本舗/みんなの作品集】https://skhonpo.com/blogs/user-works
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DARPAの援助によって実証された世界初となるシリコンフォトニクスチップによる3Dプリンター
光学チップによって数秒以内に手のひらに3Dオブジェクトを 単一のフォトニックチップのみを使用して数秒以内に手のひらに3Dオブジェクトを出力する——。先日、米国の国立科学財団（NSF）や国防高等研究計画局（DARPA）の資金提供を受けているマサチューセッツ工科大学とテキサス大学オースティン校の研究者らが、世界初となるシリコンフォトニクスチップによる3Dプリンターの概念実証装置を発表したことが話題になっている。シリコンフォトニクスとはシリコン電子デバイスの製造技術をベースとした高密度光デバイス集積プラットフォーム技術のこと。 超小型、低環境負荷、かつ経済性の高い光回路を提供することができ、さらに信頼性や電子回路との集積性にも優れていると言われている。研究チームが提案しているのは、このシリコンフォトニクスと光化学の分野を組み合わせたチップベースの3Dプリンターだ。提案されたシステムでは、非機械的な3Dプリントを可能にするために、再構成可能な可視光ホログラムを単純な固定樹脂に放出する可動部品のない単一のミリメートルスケールのフォトニックチップのみで構成されている。さらに、可視光ビームステアリング統合光学位相アレイと可視光硬化性樹脂を使用して、チップベースの3Dプリンターのステレオリソグラフィに触発された概念実証バージョンを実験的に実証してみせている。 （画像）チップベースの3Dプリンターのコンセプト これは、これまでにない非常にコンパクトでポータブルな、次世代の3Dプリンターのモデルだと言える。その驚くべき能力は「数秒以内にサブミリメートルスケールのボクセル」を生成する能力にとどまらない。非機械的ステアリングの使用によって、この小さな3Dプリンターでは光源の方向を狙うためにミラーを使用するのではなく、電気信号で光学アンテナを導くものとなっている。詳しくは以下の記事において読むことができる。Silicon-photonics-enabled chip-based 3D printerhttps://www.nature.com/articles/s41377-024-01478-2果たしてシリコンフォトニクスチップ3Dプリンターは、AM業界にパラダイムシフトを引き起こすのだろうか。現在、研究チームはホログラムベースのボリュメトリクス3Dプリントが可能なチップの構築を目指しているという。複数の夢の技術が重なり合った時、3Dプリンターは大きく変わるに違いない。なお、ボリュメトリクス3Dプリントについては以下の記事を参照してほしい。ボリュメトリク3Dプリント技術は新たな段階へ｜最新研究により高精度の重合制御とマルチマテリアル造形が可能にhttps://skhonpo.com/blogs/blog/volume2024?_pos=4&_sid=52d0dd0a4&_ss=r
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イェール大学が革新的な3Dプリント手術を報告｜外科医の経験に頼らない次世代の外科処置
3Dプリントされた解剖学的モデルと手術ガイドが外科医療を確信する 3Dプリント医療の世界にまた新たな一歩が刻まれた。 先日、イェール大学が世界でも革新的な3Dプリント外科手術を実施した。これは高度な3Dモデリング技術と3Dプリンティング技術によって、患者の身体の一部を完全に再現し、実際の手術前に極めて精度の高いシミュレーションを物理的に行うことで、それぞれの患者に完全にパーソナライズされた手術計画を開発するというもの。対象となった患者は前腕を損傷しており、機能の障害と美容上のトラブルを負っていた。これまでの骨切開手術の場合、こうした状態に対する外科的処置を施す場合、外科医個人の経験とX線診断による事前シミュレーションに大きく依存することになる。これは手術結果の安定性という点において不十分だった。今回の試みは、高度な3Dモデリングと3Dプリンティングによって、患部を正確に再現し、その修正に対するより正確で効果的な外科的介入を可能にするものだ。この試みの中心的な役割を担ったのはイェール大学の整形外科・リハビリテーション学科に拠点を置く3D Collaborative for Medical Innovation（3DC）。3Dメディカルエンジニアのアリッサ・グレノンが監督する3DCは、エンジニアリングの専門知識と医療革新を組み合わせて、患者固有のモデルとツールを作成することを専門としている。彼らによって3Dプリントされた解剖学的モデルと手術ガイドは、外科医に触覚的な参照を提供し、その処置の精度を向上させ、ひいてはそれは合併症の軽減にも繋がる。こうした試みはイェール大学に始まったものではない。これまでにもいくつかの大学、クリニックで、頭蓋や心臓の3Dスキャンによって解剖学的モデルを作成することで、手術の精度を高める試みが行われてきた。今後、世界中の医療機関ではますます3Dプリント技術が採用されていくだろうと予想されている。参照/画像：イェール大学〈Yale Begins 3D Orthopaedic Surgical Procedures That Are Fully In-house〉https://medicine.yale.edu/news-article/yale-orthopaedics-chair-performs-first-in-house-3d-surgical-case/
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もう人間は不要？ 完全自動で新構造の開発を続ける3Dプリントロボット
アフターヒューマンの科学研究 YouTube上にアップされているある奇妙な動画が話題を呼んでいる。 動画のアップ元はボストン大学。実際に動画を見てみると、まず3Dプリンターでプラスチックの立体物が造形されている様子が確認できる。かくしてちょっと不思議な形状のオブジェが出力されると、今度はロボットアームがそのオブジェを測りの上に移動し、重さを計測。その後、再びオブジェはロボットアームによって別のプレートの上に置かれる。その真上からゆっくりと降りてくる天板。やがて天板がオブジェに達すると、オブジェはその圧力によってペシャンコに潰されてしまう。動画はこれで終わっているのだが、一体これは何をしている動画なのだろうか。 実は、上記した一連のオートマティックなプロセスがボストン大学工学部の研究室内ではすでに3年前から連続して繰り返され続けているという。もちろん現場に研究者がいない時も、だ。果たして何のために？ どうやらこれはプラスチックの衝撃吸収構造の研究のようで、このロボットは自動的にCADデータをデザインし、それを出力、その重量と大きさを測定した上でプレスで粉砕し、圧縮にかかったエネルギーを測定、記録しているらしい。そして、その後、再び新しいデザインを作り出し、この一連の流れを繰り返していく。動画内にはこのようにして潰されたオブジェが箱にみっしりと詰め込まれている様子が見える。このMAMA BEARロボットは3年間でおよそ25000個以上のオブジェを3Dプリントし、その衝撃吸収構造をテストしてきたという。 結果的に3年前の時点ではエネルギー吸収構造の記録は71%の効率が最大値だったところ、すでに75%の効率を有する構造を開発。今なおさらなる記録更新のために実験が続けられている。驚くべきは、3年前にプログラムが組まれて以来、ロボットは自動でこの一連のプロセスを反復し続けているということだろう。人の役割と言えばたまにその実験の様子を確認するくらい。この研究室において、もはや研究の主体はロボットであり、人間はその管理役に過ぎなくなっているということだ。ロボットが自分で科学をする時代、私たちは自分たちの身の振りについて真剣に考えなければならなくなっているのかもしれない。
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YouTuberが独自開発した3Dプリント点字学習ツールを無料配布｜3Dプリンターとクリエイティブコモンズが世界を変える
10万円以上する点字学習機器を3Dプリント 数十年前と比較して現在の社会におけるアクセシビリティは格段に向上している。さまざまなハンディキャップ、さまざまなニーズを持つ人々に対応するためにはデバイスの開発が欠かせない。高性能な義肢や義足、視覚や聴覚をサポートする装置など、多くのデバイスが開発され、万人に開かれた社会の実現を支援している。ただ問題もある。それらのデバイスが多くの場合、莫大な費用を必要とするという点だ。たとえば、視覚障害者が文字を識別するためには点字が欠かせない。その点字を学ぶための学習機器は一般に10万円以上する。決してお気軽な値段ではない。あるいは晴眼者で点字を学びたいという人にとっても、学習機器の高さが高い敷居となってしまう可能性もあるだろう。ここに着目したのが3Dプリント系YouTubeチャンネル［3DPRINTY］だ。彼は高価な点字学習機器をどうにか3Dプリント可能なデータとしてコモンズ化できないかと考えた。 一般に点字学習機器はさまざまなシンボルを形成するために押すことができる6つのボタンを備えた一連の文字列で構成されているという。まず［3DPRINTY］がつくった試作品は、この6つのボタンをスプリングによって上下にポップアップすることが可能な簡素な作りだった。 しかし、実際に使用してみたところ、そのデバイスが実用性においてはあまりに面倒であることが発覚。その後、試行錯誤の末にメカニズム全体を再設計、スプリングによるポップアップの案を捨てることで、実用可能な点字学習機器を完成させるに至った。この3Dプリント点字学習機器はモジュール式になっているようで、ユニットを接続することでより長いトレーナーを形成することもできる。そして何より評価すべきは、［3DPRINTY］がクリエイティブ・コモンズ・パブリック・ドメイン・ライセンスの下でデザインをリリースし、誰もがこれらのツールを必要に応じて制作し、またデータを配布できるようにしたということだ。データに対応している3Dプリンターにさえアクセスできれば、点字学習機器の費用を格段に下がる。 クリエイティブ・コモンズと3Dプリンター、この組み合わせを活用すれば世界は確実に変わる。日常の隅々にそのためのアイディアはきっと転がっているはずだ。皆さんも是非［3DPRINTY］に続いて、世界を変えるムーブメントに参画してみてはどうだろうか。
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3Dプリントペンを使って「ものづくり」の幅を広げよう
火付け役は韓国のYouTuber 3Dプリントペンをご存知だろうか。これはペン先の熱によって樹脂を溶かし出すことで立体物を作り出すペンのこと。あたかも絵を描くような感覚で立体物を造形することができることから、一般に3Dペン、3Dプリントペンと呼ばれている。この3Dペンが大きく話題となったきっかけには、韓国のYouTuberである3Dsanago氏の存在がある。彼は、自身で開発した3Dプリントペンを使用して市内の破損した石壁を「修復」する動画を4年前にアップして話題になった。その再生数は1000万回以上。3Dプリント系の動画としても例外的な再生数だ。その実際の動画はこちら。もちろん石を3Dプリントすることはできないので、破損部分にあたかも修復工事中かのようなミニチュアの工事ネットが描出されている。 この動画以来、3Dプリントペンは大きく注目を集め、その他のものつくり系YouTuberにも多く取り上げられてきた。 いずれも見事なテクニックであり、3Dプリントペンの可能性を垣間見せてくれる。 3Dプリントペンは最初は子供向け玩具だった 実は3Dプリントペンは子供向けの知育玩具として開発されたものだった。とりわけ世界で最初の3Dプリントペンとして累計250万本以上を売り上げた「3Doodler」はその筆頭。基本的にはFDM3Dプリントの技術を応用する形で開発されたものだが、その後、光造形3Dプリントペンも登場している。 先述したYouTuberの3Dsango氏の功績は何よりも子供向けの玩具として認識されていた3Dプリントペンを大人のためのものづくりツールとしてあらためて評価させるきっかけを作ったことにある。彼の3Dプリントペンによるクリエイションはその後もとどまることはなく、最近は映画版「クレヨンしんちゃん」に登場する某キャラクターにインスパイアされた顔面像を模ったホームセキュリティカメラのカバーを制作している。 もちろん、普通の3Dプリンターと3Dプリントペンを組み合わせて使うことも可能だ。3Dプリンターで基盤となるオブジェを作り、その上により感覚的な造形を3Dプリントペンで施すことで、ものづくりの幅はまた広がる。3Dプリンターでのものづくりにちょっと変化を加えてみたいというあなた、是非ともこの機会に3Dプリントペンを使ったものづくりにチャレンジしてみてはいかがだろうか？
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音楽を凍結して3Dプリント彫刻に｜スウェーデン発の「フローズンミュージックプロジェクト」とは？
大好きなあの曲を彫刻にして永久保存 美しい音楽を聴けば感動する。だが、その感動的体験は形に残るがことがない。音楽には形状がなく、それは音楽の一つの重要な魅力でもあるのだが、もしその美しい音に形があったならばと夢想してしまうことはある。そんな夢想を実現しようというプロジェクトがスウェーデンで行われた。中心となったのはイェヴェレ交響楽団とデザイナーのジュリア・ケルナー、そしてアートキュレーターのアンドレアス・ヴィエルツィガーだ。彼らがそのコラボレーションにおいて行ったのは通称「フローズンミュージックプロジェクト」。その名の通り音楽を一つの形状へと凍結させてしまおうというユニークなプロジェクトだ。そのプロセスは複雑だが、基本的なコンセプトとしては、52人のオーケストラが演奏する3つの楽曲を計算アルゴリズムに入力、そのデータを物理的な3Dデータに翻訳した上で彫刻作品として3Dプリントするというもの。曰く「音の物理的な表現と芸術的ビジョンと技術スキルのバランスのとれた組み合わせ」とのことだ。果たして生み出されたのが以下の3Dプリント彫刻。 画像/JK3D 一見すると抽象的で、どことなく天然鉱物のようでもあるが、なんとも目を離せない奇妙な美しさを称えている。これはボー・リンデの組曲ブローニュの第三楽章を「フローズン」したものとのことで、以下の動画のように音色に合わせてアルゴリズムを通じて一つの形状が作り出されている。 造形デザインの基礎を作ったジュリア・ケルナーはMARVELの映画『ブラックパンサー』の3D衣装をデザインしたことでも知られる、世界でも指折りの人気デザイナーであり、また3Dプリントファッションの次世代ブランドJK3Dのクリエイティブディレクターも務めている。つまり、新時代を彩る先端デザイン界の寵児ということだ。今回のアイディアは、音楽体験をより具体的でリアルなものにすることで、体験をさらに強化するというコンセプトのもとに生まれたという。以下のJK3Dのオフィシャルサイトでは、3つの楽章それぞれの作品が掲載されているが、いずれも個性が際立っている。JK3Dオフィシャルサイトhttps://jk3d.com/pages/frozen-musicこうなると、自分のお気に入りの曲もまた「フローズン」してみたくなるというもの。かつてはレコードやCDのジャケットが音楽の一つの物質的痕跡として機能していたが、現在は音楽鑑賞の中心がストリーム配信に移行し、物理的形状からますます離れていっている。だからこそ、こうした新しい物質化の試みは興味深い。お気に入りのCDの代わりに3Dフローズン彫刻を部屋に飾る日もやってくるかもしれない。
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PLAとTPUを混合したハイブリッドなフィラメント｜靱性がほぼ2倍以上にアップ
さまざまなフィラメントにはメリットとデメリットがある 現在、フィラメント素材は以前に比べてかなり多様化している。オーソドックスなABSやPLAのみならず、より多くの種類が登場し、印刷できるモデルの幅を拡張している。その一つがTPUフィラメントだ。このTPUフィラメントはゴム系の素材であり、その高い弾力性、耐衝撃性において知られている。その特性から主にホースやパッキンなどの工業用の部品、スニーカーのアッパーやソールなどの素材として活用されているが、一方でPLAなどと比べると造形が難しく、また定着性の高さから後処理の困難さなどのデメリットもある。いずれのフィラメントにもメリットとデメリットがある。ここでユーザーとして思うことは、それぞれのフィラメント素材のメリットだけを取ることはできないものだろうか、というものだ。 全く異なる特性の二つのフィラメントを混合したら YouTubeチャンネル「CNC KITCHEN」のステファンもまた同じことを思ったようだ。彼はTPUコアを備えたカスタムPLAフィラメントを作成することで、TPUとPLAの美点を兼ね備えた複合フィラメント作りにチャレンジしている。 彼はまず3Dプリンターで特大オブジェを二つのフィラメントで出力して複合フィラメントを作成、その後、、Recreatorを介して実行して1.75 mmにサイズ変更して再成形している。これは特別な機器を用いずにDIYマルチカラーフィラメントを作成するのに役立てられてきた方法だ。果たして、TPUとPLAという全く異なる特性を持った素材がうまく混じり合うことができるのだろうか。以下の画像は赤いTPUコアを持つ白いPLAを使用した3Dプリントの断面図だ。 結果的にこの実験はとても有意義なものとなっている。TPUを混ぜ合わせたことでPLAの靭性はほぼ2倍に向上。プリント全体に格子状にTPUの模様が浮かんでいるのも面白い。皆さんも是非ステファンに続いて未知のフィラメント探求の実践に乗り出してみてはいかがだろうか。
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ルワンダの医療を改革する世界初のワイヤレス3Dスキャナー「Artec Leo」
内戦から30年、いまなお残る医療的課題を改善する3Dプリント技術 凄惨を極めたルワンダ内戦、たった100日間で80万人超が犠牲になったジェノサイドの悲劇から、今年で30年になる。現在、ルワンダは経済的にも「奇跡」と称されるほどの急成長を遂げており、治安もまた比較的に安定しているものの、今なお貧困をはじめとする戦争の傷跡に苦しんでいる人は少なくない。人々の苦しみをテクノロジーによって少しでも癒したい。そのような取り組みの一つが、3Dスキャンハードウェアのオリジナル機器メーカーの1つであるArtec 3Dの試みだ。同社は、ルワンダの医療機器のカスタマイズを中心としたプロジェクトで非政府組織ヒューマニティ&インクルージョン(HI)と提携し、ルワンダのHI衛生兵に世界初のワイヤレス3Dスキャナー「Artec Leo」を提供している。Leoは、ルワンダの医療専門家が患者の腕や脚などをすばやくスキャンし、最終的にカスタム装具と義肢を製造するために必要なデータを作成することを可能にするものだ。特に、HIが取り組もうとしているのは、この3Dスキャナーとアディティブマニュファクチャリング(AM)を使用して、子供の成長と並行して簡単に置き換えることができる義肢や装具を生産することだ。Artec 3Dチームのメンバーは、スキャン方法とデータ処理、またハードウェアのトラブルシューティングに関して、5日間のプロセスで現地スタッフを訓練するためにルワンダに向かった。Artec 3Dによれば、HIのスタッフはLeoが以前に使用していた低コストのデバイスよりもはるかに使いやすいことを認めているとのことだ。 画像/Artec 3Dこのプロジェクトに関するプレスリリースで、Artec 3DのCEO兼社長であるArt Yukhinは以下のように述べている。「使いやすさと直感的なインターフェースを備えたArtec Leoのような最先端の技術を活用し、特に遠隔地の医療スタッフが人々にカスタマイズされたソリューションを効率的に提供できるようにすることで、現場に大きな影響を与えることができます。このようなインパクトのある人道的努力のためにテクノロジーが活用されているのを目撃するのは心強いです。HIとの最初のプロジェクトの成功に続いて、私たちは他の地域でこのような有望な経験を再現していきたいと考えています」3Dプリント技術を用いた迅速な製造技術は、今後数年間で医療専門職を真に変革する可能性がある。これは世界中の患者の状況を劇的に改善し、すべての人々が必要な医療装具へアクセスすることを実現させるものでもある。同様にこれは今後の3D医療技術部門における巨大なサプライチェーンの構築の可能性をも示唆している。世界で最も先進的な工業国は、2020年代にサプライチェーンの回復力の取り組みの最前線に立っていますが、ルワンダのような国は、もちろん同様の取り組みをより緊急に必要としている。Artec 3Dの取り組みを応援したい。 Artec 3Dウェブサイト：https://www.artec3d.com/
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重傷のゴリラを3Dプリンターが救う｜シンシナティ動物園の挑戦
ゴリラに最適化されたチタン製の3Dプリント装具 個人にカスタマイズされた骨折装具の製造において3Dプリント技術が役立てられていることについてはこれまでも幾度か記事にしてきた。3Dプリント技術はこれらのサポート装具の製造のプロセスを合理化し、これまでにない速度で、かつ使用者に完全に個別化された装具の製造を可能にしている。これは装具を必要としている人々にとって、より性能の優れた装具をより安価で手にすることができるという点において、非常に良い状況を生み出している。ところで、骨折装具を必要としているのは何も人間に限らない。動物もまた何らかの事故や病気によって装具を必要とする場合がある。たとえば先日、アメリカ合衆国オハイオ州のシンシナティ動物園は11歳のグラディスという名前のメスのゴリラにチタン3Dプリント装具を提供することを発表した。目標はゴリラの身体に合わせてより強靭にカスタマイズされたこの装具を、グラディスにとって快適なものとして機能させることだ。 画像引用/https://www.youtube.com/watch?v=XeICOEvbuJ8&t=1sシンシナティ動物園によれば、グラディスは彼女の群れで2人の若いメスとの乱闘によって上腕骨を損傷したという。その治療において彼女には骨折装具が必要であったが、一般的な骨折装具では耐久性に欠け、彼女にはフィットせず、治療プロセスに損害が生じてしまった。こうして動物園は彼女のための装具を製造するため、3Dプリント企業のGE Additiveに協力を要請、今回のプロジェクトが始まったという流れだ。GE Additiveはこのミッションを速やかに遂行した。依頼を受けてから動物園に新しい3Dプリント装具を届けるためにかかった時間はたった1週間ほどであったという。もちろん、ただの装具ではない。ゴリラの体重に合わせて強度を高めたグラディスに最適化したチタン製の骨折装具だ。 画像引用/https://www.youtube.com/watch?v=XeICOEvbuJ8&t=1sどうやら現在のところ、通常の骨折装具よりもはるかに大きな効果を発揮しているようだ。動物園のスタッフたちもまたグラディスが新しく手に入れた3Dプリント装具によってメキメキと回復していることを喜んでいるという。この一連のプロジェクトの模様は以下の動画にまとめられている。3Dプリント装具によってグラディスが完全な回復を迎えることを祈るばかりだ。
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高速連続印刷が可能な二重波長SLA3Dプリント技術「SWOMP」
光造形を刷新するサンディア国立研究所の先端的研究 ステレオリソグラフィ(SLA)による3D印刷が消費者市場で普及して久しい。これらの積層造形技術は、一般に単一のUV光源とFRP樹脂の重合に限定されている。それが意味することは、オブジェクトがレイヤーごとにプリントされ、各レイヤーが前のレイヤーだけでなく、樹脂バットの底にある透明(FEP)フィルムにも付着するということだ。その結果として生じるフィルムからの層の剥離は、印刷プロセスの一時停止を必要とするのみならず、印刷される部分に大きなストレスを与える。このSLAが抱えている壁に関しては、長年にわたっていくつかのソリューションが開発されてきた。その中でも、現在最新のソリューションの一つがサンディア国立研究所が研究しているSWOMP(Selective Dual-Wavelength Olefin Metathesis 3D-Printing)技術だ。やや専門的な話にはなってしまうが、一般的なFRPベースのSLA樹脂とは異なり、SWOMPでは、1970年代から商業化されているリングオープニングメタセシス重合(ROMP)樹脂を使用している。これはこれまでの光造形3Dプリンティングにおいては使用されていなかった。SWOMPではさらにシクロペンタジエン(DCPD)に、光活性オレフィンメタセシス触媒としてHeatMet(HM)を選択している。これにより、重合を選択的に不活性化するために使用できるフォトベースジェネレータ(PBG)が追加され、UV感度が著しく向上するという。 画像引用／サンディア国立研究所分かりやすくまとめると、SWOMPとはこれまでとは技術的にも大きく異なる二重波長の光造形3Dプリント技術であるということだ。理論的にはSWOMPではSLAの難点であったフィルムへの重合樹脂の付着を防ぐだけでなく、既存のFRPベースの単波長SLAよりもはるかに速い印刷速度を持ち、また高速連続印刷も可能になるという。より詳しい内容については以下の論文を参照していただきたい。サンディア国立研究所「Continuous Additive Manufacturing using Olefin Metathesis」https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202200770どうやら現在サンディア国立研究所はこの技術を開発および商業化するパートナーを探しているそうだ。これはこのような二重波長SLAプリンタがいずれメーカーによって市場に投入される可能性があるということを示している。光造形を刷新するSWOMPの今後の展開に注目したい。
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3Dプリントされたスキンパッドが人間のような触覚のロボットを一般に普及する
さまざまなロボットシステムに簡単にカスタマイズ可能な3Dプリントスキンパッド ロボットに人間のような触覚を装備する。そのための費用対効果の高いソリューションを発表して話題を呼んでいるのはイリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の研究チームだ。彼らが3Dプリント技術の力を活用して開発した革新的なソフトスキンパッドは、ロボットに穏やかなタッチを行うことを可能にするのみならず、機械的な圧力センサーとしても機能し、ロボット工学の分野における新しい可能性を示唆している。伝統的に、ロボット用の触覚センサーは複雑なメカニズムからなり、それゆに極めて高価だ。そのため広範囲での活用が難しく、なかなか一般化してこなかった。しかし、キム・ジュヒョン教授が率いる研究チームは、既製の3Dプリンターを使用して機能的で耐久性のある代替品を安価に生産できることを実証することで、これらの障壁を打ち破ろうとしている。キム教授によれば「この3Dプリントソフトスキンパッドは、さまざまなロボットシステムに簡単にカスタマイズできる」とのこと。一般にロボットハードウェアは大きな力を持つため、人間と直接対話したり接触する場合には、その安全性に深く留意する必要がある。その点、今回チームが開発した3Dプリントソフトスキンパッドはマシンの安全におけるコンプライアンスを満たし、かつ触覚センシングにも使用できる。3Dプリントされた柔らかな肌が次世代のロボットの新たな皮膚として注目されているのだ。 先端技術を今まで以上に安価で提供するために この柔らかな肌、つまりスキンパッドは、高度な素材と最先端のデザインの組み合わせにより、その機能を実現している。チームは一般的に入手可能な「Raise3D E2 3Dプリンター」を使用し、熱可塑性ウレタンを素材にこのパッドを3Dプリントしている。特徴は中空のインフィルセクションを包み込む柔らかい外層だ。圧縮によってパッド内の空気圧が変化し、接続された圧力センサーにより、振動、タッチの強さ、圧力の検出が可能になる。 3Dプリント技術はこうした先端技術を今まで以上に安価で提供するために大いに役立つ。たとえばキム教授は「病院で柔らかい肌をもつロボットを使用したい場合について想像してみてください」と例を出している。「そのためには定期的に消毒する必要があるか、皮膚を定期的に交換する必要があります。いずれにせよ、莫大なコストがかかる。しかし、3Dプリントは非常にスケーラブルなプロセスであるため、交換可能な部品を安価に作成し、ロボット本体のオンとオフに簡単にスナップできるんです」。すでに開発されているにもかかわらず、またそれが人々にとって有用なものであることがわかっているにもかかわらず。コストの問題によって一般に普及していない最新技術は多くある。製造プロセスにおける3Dプリンターの活用は、そうした技術のコスト面での敷居を下げ、プロセスを合理化することに大いに資する。ひいてはそれは私たちの暮らしをより良くすることにつながる。3Dプリント技術とロボット工学の更なる発展に期待したい。
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3Dプリンターでオリジナルカセットテープを作ろう
先端技術であのレトロなガジェットをリメイク 10年ほど前から世界的にじわじわと人気を集めているレトロなガジェットの一つに「カセットテープ」がある。とりわけ日本製のカセットテープは人気が高く、ネットオークションなどを覗くと80年代のカセットテープが数万円で取引されていたりもする。もちろん、現在はカセットテープはもはや大企業によって生産されることのない時代遅れのメディアではある。ただ、その独特の音質や見た目の可愛さ、時代と共にテープが劣化していくという儚さも含めて、カセットテープにはストリーミング配信にはない「味」がある。そんなカセットテープに目をつけたのが、3Dプリント系YouTuberのクリス・ボルゲだ。彼はオンライン上で見つけたオープンソースのカセットのモデルを使って、3Dプリントカセットを制作することに挑戦。結果、大成功を収めた。 画像引用/https://www.youtube.com/watch?v=o0a3_SLwcNM&t=202s とはいえ、オープンソースのモデルは3Dプリント用に最適化されてはいなく、そのためクリスはそれをカスタマイズしなければならなかった。まずクリスはデータを複数のコンポーネントに分割して出力し、後で接着剤で組み立てることにした。その後、クリスはマインクラフトのアートワークでカセットシェルのカスタマイズに着手。マインクラフトのアートワークは精度が高く、総レイヤーの高さの1/10の高さでモデルに焼き込むことができ、マルチカラー印刷においても、どのセクションをどのフィラメントで印刷すべきかを簡単に指定できる。 画像引用/https://www.youtube.com/watch?v=o0a3_SLwcNM&t=202sかくしてカラフルな独自デザイのカセットが完成。もちろんテープも巻き入れ済みだ。 画像引用/https://www.youtube.com/watch?v=o0a3_SLwcNM&t=202s 以下の動画ではその実際の工程が紹介されている。皆さんも是非オリジナル3Dプリントカセットテープ作りに挑戦してみてはどうだろうか。
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