Can 3D printer trigger industrial revolution in 21st century?   21世紀の産業革命起こす技術? ―3Dプリンターの可能性―  

The 3D printer has come to be frequently played up in the media since 2012 when Chris Anderson, the former editor in chief of Wired magazine, took up the technology in his book, “Makers: The New Industrial Revolution.” In 2013, President Obama also referred to the technology in his State of the Union address. He said, “We created our first manufacturing innovation institute in Youngstown, Ohio. A once-shuttered warehouse is now a state-of-the-art lab where new workers are mastering the 3D printing that has the potential to revolutionize the way we make almost everything. There’s no reason this can’t happen in other towns.” He added, “So tonight, I’m announcing the launch of three more of these manufacturing hubs, where businesses will partner with the Departments of Defense and Energy to turn regions left behind by globalization into global centers of high-tech jobs.” This made 3D printing well known among Japanese people, too. Hakumon Herald tries to look at the present and future of 3D printing which Anderson, now CEO of 3D Robotics, introduced as a technology that may trigger an industrial revolution in the 21st century.

 

2012年、アメリカの雑誌ワイヤードの元編集長であるクリス・アンダーソン氏の著作「MAKERS~21世紀の産業革命が始まる~」で紹介されたのを皮切りに、3Dプリンターがメディアで多く取り上げられるようになった。また、13年にはオバマ米大統領が一般教書演説で「3Dプリンターを活用して米国に製造業を呼び戻す」と宣言したことで、日本でも3Dプリンターという言葉が浸透するようになった。アンダーソン氏が「21世紀の産業革命を起こす可能性のある技術」とまで紹介している3Dプリンターの現状、可能性を探ってみた。

 

The 3D printer is a device that creates three-dimensional objects based on computer-generated designs. The 3D printing itself is nothing quite new. It was first commercialized in the United States by 3D Systems Corp. back in 1987. For a while, it was used in the space and automobile industries as a means to make trial products or models. The 3D printers did not become widespread among the general public because they cost too much, with some of the machine retailing for hundreds of millions of dollars per unit, and because the precision of the three- dimensional objects produced by them was lower than that of products made by traditional machines.

 

3Dプリンターとは、コンピューターで描かれた設計図をもとに立体の形を作り出す機器を指す。3Dプリンティング技術そのものは最新のものではない。1987年にアメリカの3Dシステムズ社によって初めて製品化され、しばらくは宇宙産業や自動車産業など一部の企業で、新製品の試作品や模型を作る手段として利用されてきた。一般に普及が進まなかったのは、このプリンターの価格が億単位とかなりの高額であることと、立体作品の精密さが従来の機器で作られたものに比べ劣っていたのが主な原因だった。

Their prices went down and their market was developed in the 2000s as the companies that produced them were integrated through a spate of mergers. Today, Stratasys Limited and 3D Systems Corp. are the two giants in the 3D printer industry. In addition to the market development pushed by the duo, the time limit for the patent license of the Fused Deposition Modeling (FDM), one of the methods used in 3D printing, ran out in 2009. This helped further slash the prices. In Japan, the cheapest 3D printer is now priced between 20,000 and 30,000 yen. Also, the debut of new models with a higher degree of precision has made them affordable to general consumers.

 

2000年代に入り、3Dプリンターを開発する企業同士の合併が進んだことにより、低価格が図られ、市場開拓が積極的に行われるようになる。現在では米国の「ストラタシス」社と「3Dシステムズ」社が3Dプリンター業界の2大勢力となっている。これらの企業による市場開拓に加え、09年から3Dプリントの手法の1つ「熱融解積層方式」の特許期限が切れたことで、最も安いもので2~3万円台のものまで登場し一段と安価になった。また、精密度の高い新しい機器の登場もあり、一般消費者にも手の届くものになった。

 

The use of 3D printers is now widespread and diversified. In medical field, a method has been developed to allow a doctor to explain the state of the affected part of a patient’s body and treatment by using a model of the organ made with a 3D printer. With the conventional anatomical model technology, making organ models for individual patients with different disease conditions is both costly and time-consuming. So, by using a 3D printer that can make various organ models and anatomical models of the human body in a short time, doctors have become able to make diagnoses with a model that exactly shows a patient’s disease conditions. Such organ models are helpful in a simulation before an operation and can contribute to enhancing the success rate of the operation.

 

これによって3Dプリンターの使途も大きく拡大。医療分野では、3Dプリンターで作った患者の臓器の模型を使って、患部の状況や治療法を説明する方法が取られるようになった。これまでの一般的な人体模型製作技術では、それぞれ病状の違う個々人の模型を作ることは費用も時間もかかる。そこで違う型の臓器や人体模型を短時間でつくることができる3Dプリンターを使うことで、患者本人の状況を正確に表した模型で診断ができるようになったのである。このような体の模型は手術前のシミュレーションなどにも役立ち、手術の成功率上昇にも貢献することができる。

 

Furthermore, 3D printers are expected to play a big role in the field of regenerative medicine. For example, a study is under way on the idea that making an organ with induced pluripotent stem cell (IPS cells) may pave the way for organ transplantation free from rejection. Scientists have already succeeded in artificially creating tissues that are thin and have no special functions, such as the skin and the cornea. However, they have not been successful yet in producing organs that have complicated structures and assume high physiological functions, such as the heart and the lung.

 

さらに再生医療の分野でも、3Dプリンターの働きが期待されている。例えば、人工多能性幹細胞(IPS細胞)を材料に臓器の形を作り出すことで、体が拒絶反応を示すことがない臓器移植ができるのではないかという研究が行われている。また皮膚や角膜など、薄くて特別な機能を持たない組織は、人工的に作り出すことが既に実現している。しかし複雑な構造と高度な生理機能を持つ心臓や肺などの臓器はまだ実現していない。

 

A 3D food printer is another indication of the expanding use of 3D printing. Surprisingly, it is going to be used for food cooking. This printer can make foods different in textures and forms when powdered nutrients and spices are piled up and mixed with oil and water. Households using the printer will be able to cook any dish if they have materials and recipes. That may inevitably bring changes to the food service industry.

 

3Dプリンターの用途の広がりを示すものに3Dフードプリンターがある。なんと食べ物にも使われようとしているのだ。同プリンターは、材料として栄養素や香辛料などを粉状にしたものを使い、油と水を混ぜながら積み重ねていくことで様々な食感や形の食べ物を作り出すことができるというものである。もし、このプリンターが一般家庭で使われるようになれば、どんな料理でも材料と設計図さえあれば作ることができるようになり、外食産業の在り方も変化していくことになるだろう。

 

How popular the 3D printers will become in the future remains to be seen. But one thing is clear. They will greatly change people’s living environment. In Japan, the 3D printers moved into the limelight all of a sudden in May 2014 when a man who forged a lifelike gun with his printer was arrested for violating the Swords and Firearms Control Law. It looks certain that 3D printers will add to their presence along the way.

 

3Dプリンターが将来どこまで普及していくかは未知数だが、我々の生活環境を大きく変える可能性を持っている。日本では、昨年5月に3Dプリンターで殺傷能力のある本物そっくりの銃を作った男が銃刀法違反で逮捕された事件があり、にわかに3Dプリンターが脚光を浴びることになったが、この先大きな存在になることは間違いないように思える。

(Written by Teruya Hirabayashi)