▼粉末床溶融結合方式（PBF）
パウダーベッドフュージョン、パウダーベッド方式とも呼びます。
金属3Dプリンターの多くが粉末床余裕結合方式を用いており、現在もっともメジャーなプリント方式となっています。
世界的に有名なEOS社、3D Systemsをはじめとし様々な企業から粉末床溶融結合方式を用いた3Dプリンターが販売されています。
●仕組み
金属粉末をパウダーベッドという容器に一層ずつ敷き詰め、3Dデータに基づき必要な範囲を熱レーザーで焼き固めていき造形する方法です。
造形後は化石の発掘作業のように周りの余分な金属粉末を払い、取り出していきます。
ここで使用されなかった金属粉末は再利用することができます。
イメージとしては、粉末状の樹脂を熱で焼き固めることで造形する「粉末焼結方式」と似ています。
●メリット
寸法精度に優れる
●デメリット
造形時間がかかる、造形エリアが広くない
▼指向性エネルギー堆積法（DED）
メタルデポジッション方式とも呼びます。
●仕組み
熱エネルギーを材料に収束させることで材料を溶解し、作りたい形へと結合させ、それを積層させていく方式です。
粉末床溶融結合方式と比較すると造形後の手間が変わってきます。
粉末床溶融結合方式では造形後に金属粉末を払ったり、造形の際に使用しなかった金属粉末を再利用できるようにふるいにかけるなど諸々の作業が必要となりますが、指向性エネルギー堆積法ではそれらが不要になります。
●メリット
高速造形可能、大きなものも造形可能
●デメリット
表面仕上がりを重視する場合、積層痕が残るため不向きである
▼熱溶解樹脂積層方式（FDM/FFF）
樹脂を材料とする3Dプリンターを知っている人には馴染み深いプリント方式であるFDMですが、金属3Dプリンターにおいても用いられます。
●仕組み
一般的な3Dプリンターでは馴染み深い「熱可塑性樹脂」に金属粉末を入れ、通常の熱溶解積層方式と同様一層ずつ下から上へ積み上げ造形していきます。
金属3Dプリンターにおいて一般的な熱溶解積層方式と異なるポイントは「造形後に金属以外の成分を抜く」という点です。
熱可塑性樹脂はあくまでバインダー（固着剤）としての役割のため、それを「造形後に抜く」ことで金属のみを残すというわけです。
この工程を「脱脂」と呼びます。
●メリット
設備価格が安価なため導入しやすい
●デメリット
金属密度が低い
▼アーク溶接方式
海外メーカー製3Dプリンターが多い中、日本（武藤工業）においてもアーク溶接方式を用いた金属3Dプリンターが既に開発されています。
●仕組み
既存の半自動溶接機の原理を3Dプリンターにも応用し、溶接機がX・Y・Z軸に動くようにすることで立体物を造形していきます。
※アーク溶接とは
アーク溶接とは金属を接合させる溶接方法です。
細かくは様々な方式に分かれますが、おおまかな概要とし、空気中での放電現象を使用することで金属を結合させることを意味します。
この放電現象では高温かつ強い光（スパーク）を発生します。アーク溶接機は、シールドガス（ガスの種類はいくつか種類がございます）で覆うことで溶接不良を防ぎ安定した精度を実現させます。
●メリット
比較的安価で導入しやすい、幅広い分野での活用が可能、金属粉末を材料とする金属3Dプリンターより材料費が安価である
▼バインダージェット方式（BJT）
結合噴射剤とも呼びます。小型のものを造形する際に適している造形方式です。
●仕組み
一般的な3Dプリンターのプリント方式の一つであるバインダージェット方式と基本的な仕組みは同じです。
粉末状の樹脂に結合剤を噴射し材料を固めていくように、粉末状の金属に結合剤を噴射することで金属粉末同士を結合させ造形していきます。
ただ金属3Dプリンターのバインダージェット方式では、造形後に結合剤を除去することで完成となります。
●メリット
表面の仕上がりが滑らかである。造形速度が速い。
●デメリット
金属密度が低い
▼液体金属堆積法
Liquid metal jet printingとも呼ばれ、いわば液体金属バージョンのインクジェット方式3Dプリンターとなります。
●仕組み
金属の懸濁液（金属粒子が分散している液体）をカートリッジ（簡単に着脱できる部品のことで、プラスチックケースの場合が多い）に充填させます。
そのカートリッジ内の液体金属を高温で結合させ積み重ねていくことで造形していくプリント方式です。
●メリット
表面の仕上がりが滑らかである、ゆがみが起きにくい
●デメリット
発展途上のプリント方式といえるため、機種の選択肢が少ない
▼超音速堆積法
●仕組み
方式名のとおり金属3Dプリンター内最速の造形スピードを誇ります。
ロケットノズルより超高速で粉末状の金属を吹き付け、その勢いによって金属を結合させていきます。
これからの技術発展が期待される方式ですが、現段階で既存金属3Dプリンターの100〜1,000倍速く造形することが可能となっています。
●メリット
超高速造形が可能
●デメリット
開発が発展途上なため、機種の選択肢が限られる
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ACモーターの動作原理は、電流の磁気効果（電流が磁場を生成する）によるものであり、磁場はフレミングの左手の法則に従って生成されます。 親指は導体の移動方向を表し、人差し指は磁場の方向を表し、中指は電流の流れの方向を表します。 導体に通電すると、導体の周囲に新しい磁界が発生し、この磁界が元の磁界を押して力を発生させます。 ACモーターは固定子と回転子で構成されています。 固定子が固定されているため、回転子は相互作用によって発生する力の方向に移動します。
ローター
ACモーターのローターは、かご形ローターと巻線型ローターに分けることができます。 かご形回転子構造は、積み重ねられたケイ素鋼板のスロットにアルミニウム水を注入して内部にかご形棒の形状を生成し、次にケイ素鋼板の両端にダイキャスト短絡エンドリングを形成したものです。 より優れた電気伝導率と効率が必要な場合は、アルミニウムの代わりに銅を使用することもできます（例：電気自動車のモーター）。 かご形タイプは、A、B、C、Dなど、ACモーターの出力特性と始動特性が異なるさまざまなタイプのリスケージに分類できます。 巻かれた回転子の巻線は固定子に似ており、可変抵抗器で速度を調整できますが、構造が複雑で安定性が劣ります。 現在、ほとんどの機能は周波数インバーターを備えたかご形モーターに置き換えられています。
固定子
ACモーターが作動しているとき、固定子は固定ユニットです。 これは通常、鉄心と銅コイル巻線で構成されています。 鉄心構造は、厚さ0.3〜0.5mmのケイ素鋼板で作ることができます。 コイル巻線を介して電流磁気効果が発生し、推力が発生してローターをさらに回転させます。 一般的なACモーターの固定子には、分散型巻線固定子と集中型巻線固定子が含まれます。 分散巻線のコイルは、特定の規則とピッチに従って鉄心に巻かれ、通電後にさまざまな磁極が作成されます。 ほとんどのACモーターは、分散巻線を備えた固定子を使用します。 集中巻線は、凸状の固定子コアに巻かれた長方形のコイルです。 このタイプは、DCモーターおよびユニバーサルモーターでより一般的に使用されます。
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CNC工作機械が何を作っているのかが分かったところで、次はどんな場所で見つけることできるのか、代表的な例を2つご紹介します。
一、中小加工業者
街を歩いていたりGoogleマップを見ていると、「〇〇製作所」や「〇〇鉄工」と書かれた看板や表示を見かけることがあります。そのような中小加工業者は、もしかしたらCNC工作機械を設備しているかもしれません。あなたの家の周りの鉄工所も、もしかしたら私たちの生活と密接に関わる自動車・飛行機・ロボット・医療機器の部品を削っているかもしれませんね。
町工場にとってCNC工作機械は一世一代の大勝負
CNC工作機械は新品で購入すると安いものでも500万円、高性能・多機能なものでは5000万円や1億円を超えるものもあります。年間売上高が数千万円〜数億円、従業員数が1名〜5名ほどのいわゆる「地元の町工場」にとって、CNC工作機械への投資は、会社の今後の経営を左右する一世一代の大勝負なのです。
だから多くの町工場の経営者は、投資する工作機械の機種やオプションの選定、更に工作機械購入後の加工依頼の確保に常に神経を遣っています。
二、大手メーカー
自動車、航空機、ロボット、医療機器、家電、電子機器、工作機械などの最終製品をつくる、いわゆる大手メーカーも、CNC工作機械の大きな需要家の一つです。自社内での加工や外注品の修正のためにCNC工作機械が設備されることがあります。
数万〜数十万個単位の量産部品の加工では、複数の専用CNC工作機械、産業用ロボット、加工物の自動搬送装置などを組み合わせた「トランスファライン」という切削加工システムを構築することもあります。このシステムの構築には、工作機械メーカー、産業用ロボットメーカーだけでなく、「ロボットSIer」と呼ばれる、ロボットシステムを提案・設計・施工する専門の事業者が関わることも多くあります。
大手メーカー生産技術者とCNC工作機械
一台だけでも非常に高額な工作機械。更にトランスファラインのような産業用ロボットと組み合わせた大規模なシステムは、1億円から10億円を超えるものも珍しくありません。
当然導入する大手メーカーでは幾多の投資効果検証、予算申請、稟議承認手続きが踏まれます。そして導入後は、検証した効果（切削時間短縮、生産量アップ、加工品質向上、工程集約など）が生産現場で実際に出るかが常に試されます。
導入をリードする部署や生産技術者は、高額設備が効果を出して会社の利益に貢献すれば高い評価を得られます。その一方で、想定した効果を得られずに赤字設備になってしまったら…。大手メーカー生産技術者にとって、CNC工作機械やシステムの導入は出世の大きな登竜門の一つです。従って生産技術者は、導入するCNC工作機械の機種やオプション選定に非常に気を配り、しばしば自社の生産工程に合った特注オーダーメイド仕様が多数詰め込まれることもあります。
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鍛造加工が強度に優れるのに対して、鋳造加工は形状の自由度が高いのが特徴です。
■鍛造の場合
鍛造は素材に何度も強く力を加えることで、金属中に気泡が発生しづらく、適切なメタルフローラインを形成することで非常に耐久性のある製品を作成することができます。しかしそのぶん加工にはかなりの力が必要であり、時間もかかります。複雑な形状に関しては、そもそも型が対応していない場合もあります。
■鋳造の場合
鋳造は型の自由度が高いため、複雑な形状でも比較的安価に作成することができますが、一方で溶融した金属を冷却して固める際に内部応力が残る場合があり、製品の強度に不安が残ります。応力を取り除く加工も可能ですが、仕上げの段階でそういった工程が入ることを考えると、必ずしも鋳造のほうが低コストで済むとは限りません。
一般に、加工に時間がかかるため鍛造加工は大量生産には不向きであり、鋳造のほうが低コストで加工可能なため大量生産向きであるとされています。しかしどちらも同じ型を何度も使用できる点は共通であり、後加工の要不要も加工精度によるため、一概にそうとは言い切れない部分もあります。
例えば型の作成にかかるコストは、木型や発泡型の砂型鋳造が低く済みます。そのため、少量多品種生産においては砂型鋳造のほうが圧倒的に向いていると言えるでしょう。しかしこれについても、型を用いない自由鍛造であれば同じく少量多品種生産に向いていると言うことができます。
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