金属製品の高性能化
金属3DプリンターによるAMであれば、従来のFMやSMでは造形不可能だった、トポロジー最適化やメタマテリアルに代表される高性能な複雑形状を成形可能です。例えば、内部を蜂の巣のようなハニカム構造状にすることで軽量化したり、三次元的に表面積を増やして熱交換効率を上昇させるなど、部品の「高性能化」を実現できます。
接合箇所の削減
上記の内部構造の複雑化にも関係しますが、かつては造形物を接合することでしか実現できなかった構造を、金属3Dプリンターであれば一体造形することが可能です。
例えば、複雑に絡み合う配管は、従来は直線やカーブなどの比較的単純な形状のパイプを接合して組み立てる必要がありました。そのため、接合まで考慮した全体の工程設計そのものに多くの時間とリソースが割かれていました。しかし、金属3Dプリンターによって絡み合った配管を丸ごと造形すれば、接合や組み立て作業そのものが不要になるため、工程設計にかかる時間ごと圧縮が可能です。接合点数の削減は、接合工程の省略や、品質管理工程の軽減にもつながるのです。
金属部品の修復
一度破損してしまえばパーツ交換が基本であった金属部品も、金属3Dプリンターを活用し、破損した箇所に新たに材料を付けたすことによって、失った部分を再生することが可能です。設計書などが残っていない場合も、在庫品の光学的なスキャニングによって、まるまる複製するようなリバースエンジニアリングを現地で実施することが可能です。
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これまで人が行っていた作業を肩代わりしてくれる産業用ロボットを導入することで、以下のように様々なメリットがあります。
省人化
産業用ロボットにより自動化した工程では人を配置する必要がなくなり、人員を減らすことができるので省人化につながります。人手が不足している製造業において、省人化は産業用ロボットを導入する最大のメリットです。
生産性・効率アップ
人の代わりとなって働く産業用ロボットは、人には危険な作業も任せることができるため作業効率が向上します。また、作業現場に人がいない夜の間も24時間稼働し作業し続けることが可能なので、生産性の向上にも大きく貢献します。
安定した品質の維持
人の手で作業を行っていると、どうしても高い集中力を保ち続けることは難しく人為的なミスが起きる可能性を完全には防げません。しかし産業用ロボットを導入すればそのようなヒューマンエラーの心配はなくなり、安定した品質の製品づくりが可能になります。
コスト削減
産業用ロボットの設定や導入による初期コストは多く発生しますが、作業の生産性や効率がアップすることで、長期的に見るとトータルでのコストの削減につながります。
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金属積層造形にはデメリットもあります。ここでは、主な3つのデメリットを解説します。
造形方式に合わせた知識が必要になる
先述したように、金属積層造形には複数の方式があります。
それぞれの造形方式によって強みが異なるため、金属積層造形に詳しい人材がいない場合は方式選定から迷いかねません。
また、造形形状の設計や金属3Dプリンタ設定を理解できなければ装置の運用が難航します。
情報が少なく費用対効果が予測しにくい
2022年現在、金属3Dプリンタを導入済みの企業はそれほど多くありません。
そのため、技術の用途や、初期費用の回収見込みの予想が難しい側面があります。
また、金属積層造形は、樹脂による造形に比べると導入・維持にかかるコストが割高です。
費用対効果の不透明さから、多くの企業では金属3Dプリンタを試作だけにしか利用できていません。
試作は3Dプリンタを活用し、生産は従来製法という形式が一般的です。
大量生産に向かない
パウダーヘッド方式のように、金属3Dプリンタには造形に時間がかかるものも少なくありません。
また、組み付ける部品の場合は、ほぼすべての場合で別途加工が必要となります。
生産スピードと精度がネックとなり、金属3Dプリンタを大量生産に利用しているのは、現時点では一部の企業のみです。
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アウターロータ型ブラシレスDCモータは、内側にコイルを組み込んだステータ（固定子）、外側にマグネットを組み込んだロータ（回転子）を配し、このロータが回転する構造です。
ロータが外側にあるためインナーロータ型よりも外径的な構造が大きくなっています。そのため、モータのサイズ制約がある場合は採用しづらい場合があります。
また、慣性モーメントは質量や外径、長さ(厚さ)に比例します。つまりアウターロータ型ブラシレスDCモータの場合、回転軸の慣性モーメントが大きく、動作に必要なエネルギーも大きくなるため、回転の立ち上がりに時間がかかる傾向です。短時間の回転立ち上がりが必要な場合は不利に働くことがあるでしょう。
回転部が外にあるため外部からの接触（やけど、擦過傷）、塵埃・液体による汚損などを防止するなどの保護対策が必要です。
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産業用ロボットの中でも、安全柵なしで人の作業を補助する「協働ロボット」のニーズの拡大が顕著です。
理由としては、ロボット自体の安全性向上、ロボットメーカーの企業努力によるコストハードル低下が挙げられます。
また、作業を行うためのプログラミングの簡素化や2013年の法改正により安全柵設置の必要がなくなったことも需要が伸びている一因です。
例えば、重い製品の移動や製品の検査などの単純作業をロボットに任せて、技能が求められる工程は人間が作業をするなど、補い合うことで生産性を上げることができます。
5GやIoT、AIなどの新たな技術のサポートを受けて、ロボットの汎用性と技術は高くなり、需要はより広がっていくでしょう。
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