3Dプリンティングと聞くと、デスクトップサイズのプリンターで出力されたプラスティックの小物を思い浮かべる人が多いだろう。しかし、コンピューターとプリンターの大手メーカーであるHPは、そんなイメージに変えたいようである。HPが9月に発表した「HP Metal Jet」は、金属製品をつくるための産業用3Dプリンターだ。

プラスティックの3Dプリンティングは、義足や補聴器といったカスタムメイド品や、プロダクトデザイナーによるプロトタイプ制作などによく使われている。しかし、製造業全体に占める割合はまだ小さい。既存の大量生産方式に比べると、3Dプリンティングは速度が遅く高コストで、限られた材料しか使えないからだ。

HPはそれを変えようとしている。同社は2016年、「Jet Fusion」というプラスティック3Dプリンターを発売した。これは単品の制作ではなく、大量生産を目的としたプリンターだった。そして今回のMetal Jetによって、同社は自動車や医療機器などを量産する現場に参入したいと考えている。

HPは医療器具用部品メーカーのパーマテック（Parmatech）と、自動車及び航空機部品のサプライヤーであるGKNと提携している。この2社が、今後フォルクスワーゲンなどの顧客とともに金属3Dプリンティングの活用法を研究していくことになる。パートナー企業たちは今年中にMetal Jetを入手できるが、一般企業への提供は20年からになる予定だ。

3Dプリンターでつくられたフォルクスワーゲンのシフトレヴァーのプロトタイプ。早ければ来年には自動車部品として使われるようになると、HPは考えている。PHOTOGRAPH COURTESY OF MICHELE GUTHRIE/HP

採算がとりにくかった金属3Dプリンティング

当面のあいだ、Metal Jetは装飾品を出力することが多いだろう。たとえば、注文に応じた彫刻を施したキーフォブ（キーホルダーサイズのリモコンや無線ICタグ）といったものだ。

3Dプリンター製の金属部品を使ったクルマが販売されるまでには、まだ何年もかかるだろう。それでも3Dプリンティングによって一部の部品の製造コストは下がり、企業も新製品をより早くつくれるようになると、HPで3Dメタル部門長を務めるティム・ウェーバーは言う。

場合によっては、企業がプロトタイプと製品で同じデザインを使用することもできる。「多くの部品はプロトタイプの制作に何カ月もかかります。もともと数カ月、数年かかっていたその作業を、われわれは数日で完了できるのです」とウェーバーは言う。「イノヴェイションを加速できます」

企業のなかには、数年前から金属部品を3Dプリントしているところもある。たとえば、GEの航空部門であるGEアビエーションは、ジェットエンジンのひとつで使われている燃料ノズルをSLS（粉末焼結）方式で制作した。

しかし、これはほかの3Dプリンティング技術と同様に時間も費用もかかる。非常に高価なジェットエンジン用部品ならば採算は合うが、世界中で毎日、大量につくられている金属部品にとっては現実的な方法ではない。

これに対してHPは、SLSではなくバインダージェット方式を採用している。ウェーバーによると、こちらのほうが安価で効率的だという。

Metal Jetの見た目は洗濯機サイズのコピー機のようだ。一層ごとにレーザーを照射し焼結するSLS方式とは異なり、バインダージェット方式は金属の粉末を積みあげ、結合材となる液体をスプレーする。

これをくり返してできた物は単に金属の粉を接着しただけなので、素手で壊せるほどもろい。そこで産業用オーヴンで焼き固める硬化処理を行う。焼いた結果、比較的軽く、なめらかで、素晴らしいディテールをもつ物ができあがる。

顧客はさまざまな合金のなかから材料を選べるようになるだろう。HPはプラットフォーム上でそうした素材が使えるようになるよう、幅広いヴェンダーと提携している。

HPが勝機を見出した理由

金属3Dプリンターにバインダージェット方式を採用したのはHPが最初ではない。3DプリンターメーカーのExOneは何年も前からこの方式を取り入れているし、資金の豊富なスタートアップ企業のDesktop Metalも2017年にこの方式の3Dプリンターを発売した。

競合に対するHPの強みは、通常のプリンターをつくってきた経験にあるとウェーバーは言う。

HPの3Dプリンターと2Dプリンターは、かなりの割合で同じ部品を使っている。特に注目すべきは、インクやプラスティック、金属を噴射するノズルだろう。HPは何百万個ものノズルをつくっているので、他社よりもコストが低くなるのだとウェーバーは言う。さらに、すでに産業用プリンターを管理維持する訓練を受けているHPの技術者は、少しの訓練で新しい金属用プリンターも管理、サポートできるのだ。

3Dプリンター業界のコンサルタントであるトッド・グリムいわく、HPの印刷分野における専門性と同社がもつ莫大なリソースは、金属プリンティング分野で自らの立場を確立するのに役立つという。

とはいえ、金属プリンティングがどれだけ大きな市場に成長するかという疑問は残る。HPのMetal Jetは少量生産の際のコストパフォーマンスがよいので、5〜7万台が売れるというのがウェーバーは見込みだ。

ガートナーのアナリストであるピート・バシリエールは、HPのターゲットは現在SLS方式で部品をつくっている企業だと考えている。バインダージェット方式のほうが、SLS方式よりもコストが安いことが多いからだ。それゆえ、ハイエンド医療機器などをつくるときの価値は明らかだと、業界コンサルタントのグリムは言う。

だが、同じ部品を百万個単位でつくる大手自動車メーカーに向いているかどうかわからない。というのも、そういったメーカーはこれまでに、現在の製造設備と技術に数百万ドル、数十億ドルの投資をしているため、すぐに3Dプリンティングに移行するとは考えにくいのだ。

ウェーバーにとっての鍵は、企業にこれは使わざるをえないと思わせるほど、このテクノロジーをよいものにすることにある。「まだキラーアプリは出ていません」と彼は言う。キラーアプリどころか、3Dプリンティングではまだ真のアプリは登場していないと彼は考えている。

これまで少量の金属製品をコストパフォーマンスよく製造する方法は、存在しなかった。企業がその能力をどのように利用するかは、予測不可能なのだ。