▼形状の自由度が高い
これまでの金属加工では「小ロットだと費用が掛かる」「再現が難しい」とされる複雑な形状であっても、3Dプリンターなら低コストで造形することが可能になります。
3Dデータをもとに造形品を作り上げる3Dプリンターならではのメリットです。
▼アセンブリの簡略化
複雑な形状でも一度のプリントで造形することができるため、金属パーツの組み合わせ・結合、金属の切削など様々な後処理加工が金属3Dプリンターでは不要です。
また形状を変更したいという場合も3Dデータを修正し再度プリントすれば良いだけなので、一からすべてやり直すという大きな手間がかからなくなります。
▼1アイテム1個から手軽に造形できる
従来の金属加工技術の場合、一つのものを開発しようとするとデザイン～製造するのに時間とコストがかかってきます。そのためポンポンと新しいアイテムを造形するのがためらわれます。
一方、金属3Dプリンターでは開発もソフトウェア上で行い、基本的に掛かる費用は造形の際の材料費のみとなるため、一つからの印刷でも気軽に行うことが可能になります。
小ロットでも低コストで製造できる点が3Dプリンターの大きな利点です。
▼試作品製作や開発のハードルが下がる
開発段階で試作品を造形する場合、上段でも触れたとおり3Dデータを修正するだけで何度も微調整・改良を繰り返すことができます。
また上記以外に金属3Dプリンターでは従来の金属加工では避けられなかった削り落としたり、切断したりすることによる「無駄になってしまう材料」が出ないためその点もお得なメリットとなっています。
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医療業界ではさまざまな視点から3Dプリンターの活用が進んでおり、注目を集めています。活用の方向性としては、研究開発・教育の段階で使用するものの製作から、実際の治療で使用する医療器具の製作まで多種多様であり、どれも3Dプリンターの技術がなければ実現が困難だった内容です。
ここでは、医療業界で特に注目されている3Dプリンター活用事例として、シミュレーション用モデルの製作、インプラントの製作、オーダーメイドの医療器具の製作の三つをご紹介します。
シミュレーション用モデルの製作
3Dプリンターによって臓器や骨などのモデルを製作し、症状の診断や治療方法の検討、手術のシミュレーションを行うという用途です。人体は個人差が大きいため、MRIやCTなどの画像データだけでは医師が正確に患者の体内の状態を把握しきれないケースがあります。場合によっては、手術開始後に当初の計画を変更しなければならず、患者や医師の負担になっていました。
しかし、画像データから立体的なモデルを製作して患者の臓器や骨を再現すれば、より正確な診断や手術のシミュレーションを行えます。モデル製作用の3Dプリンターの中には、フルカラーでの着色や硬さを自由に調整できる機種があるため、より本物に近い質感の再現も可能です。
3Dプリンターで製作したモデルは、医師間の情報共有や教育、患者へのインフォームドコンセント（医療行為の十分な説明と同意）などにも活用されます。
インプラントの製作
患者の体内に埋め込む人工臓器や人工関節、人工骨、義歯、ペースメーカーといったインプラントを3Dプリンターで製作できます。特に歯科医療では実際の治療に採用されているケースが多く、歯型のデータを基に従来の半分以下のコストで高精度な入れ歯を製作している事例があります。
個々の患者に合わせたインプラントを従来の工法で製作すると、オーダーメイド品になり大きなコストがかかります。しかし、3Dプリンターで製作すればその課題を解消できます。
最新の研究では、生きた細胞でできた人工臓器や人工血管をバイオ3Dプリンターで製作し、再生医療に役立てる取り組みも進んでいます。この治療法が本格的に実用化されれば、病気やケガに悩んでいる多くの人が救われることになるかもしれません。
オーダーメイドの医療器具の製作
医療の現場では、医師や患者に合わせてカスタマイズした医療器具を作成することがよくありますが、そういった場合にも3Dプリンターが役立ちます。例えば、手術する医師が使いやすいオーダーメイドの手術器具や、個々の患者の要望に応えた義肢・リハビリ用具などを低コストかつ素早く製作することが可能です。
医療器具はどうしてもオーダーメイド性が強くなってしまうため、大きなコストがかかりやすくなります。また、義肢などは成長に合わせて何度も作り直さなくてはならない場合があり、患者の負担が大きくなりがちです。こういった課題を解消すべく、3Dプリンターの積極的な活用が進められています。
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塗装ロボット導入にもデメリットがあります。順番に解説していきます。
①ティーチング作業が必要
ロボットを設置するだけでは動かせないので動作をプログラムする必要があります。塗装ロボット導入後、微調整が発生した場合などに技術者や責任者によるティーチングをしなければなりません。
ステッピングモーターブレーキ付き
ステッピングモーターブレーキ付き
②防爆の配慮が必要
垂直多関節ロボットをすでに導入している場合、そのロボットが使い回せるかどうか確認する必要があります。可燃性の塗料とロボットからでる火花で爆発する可能性があるからです。
③作業スペースをとる
塗装ロボットの導入には、ロボット本体だけでなく、周辺設備や他のロボットなどと干渉しないようなスペースを確保しないといけません、作業者が近くにいる環境では安全柵の設置が必要なケースもあります。
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ハンドリングとは、製品や原材料などのワークを、現在の位置から所定の位置へ運ぶことを指します。この作業を担うのがハンドリングロボットです。
ハンドリングロボットには、用途ごとにいくつかの種類があります。ここでは、
ピック＆プレースロボット
梱包ロボット
パレタイジングロボット
について説明します。
（1）ピック＆プレースロボット
ピック＆プレースロボットとは、特定の位置にあるワークを摘み上げ、所定の位置へ運び、そこにワークを下すという一連の作業を行うロボットです。
（2）梱包ロボット
梱包ロボットとは、出荷される製品をダンボールや発泡スチロールなどの容器に詰める作業を行うロボットです。
従来、出荷前の梱包作業は人手に頼っていましたが、近年では双腕型スカラロボットや人型ロボットなどを用いた自動化が進められてきています。
（3）パレタイジングロボット
パレタイジングロボットとは、パレットに箱、袋、ケース、瓶、カートンなどの荷物を積み上げていく作業を行うロボットです。
人が持つには負担が大きい、または困難な重量物を積み上げる場合に多く使用されます。
主に垂直多関節ロボットが用いられます。
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コミュニケーションロボットは、さまざまなシーンで活用されています。
ここでは、コミュニケーションロボットはどういった場面で活用されるのかを見ていきましょう。
介護予防に役立つ
心と体を活性化させて健康寿命を延ばす「介護予防」に、コミュニケーションロボットが役立っています。
たとえば、普段あまり喋らない人でも、つい話しかけたくなるような愛嬌のあるロボットとの会話を楽しみにしている高齢者がいるので、口腔機能の向上や認知機能低下予防に効果があるのです。
また、リズムに合わせてダンスを踊っているのを見て、一緒に体を動かしたり手拍子したりすることで、運動器の機能向上やうつ予防、閉じこもり予防にもつながります。
見守り支援
高齢者や子どもなどが自宅でどのように過ごしているか確認する見守り支援にもロボットは活用されています。
コミュニケーションロボットがおしゃべりやカメラで取得した映像をインターネットやクラウドを利用して、家族に送信します。離れた場所でも高齢者などの様子をコンスタントに知ることが可能。
富士ソフトが開発したPARLOは、音声認識技術を利用した会話によって前述の介護予防の役目を果たしたり、内蔵カメラで遠く離れたご家族にインターネット経由で映像を送って見守る機能が備わっています。
PARLOは、レンタルサービスを利用して一般家庭で利用が可能。
NECはコミュニケーションロボット「PaPeRo i（パペロアイ）」を使った見守り支援と生活サポートのサービスを兵庫県で提供しています。
生活支援
モノを拾ったり、運んだりといった生活の支援においても、コミュニケーションロボットは注目されています。
トヨタが実証実験を行っているHSR（Human Support Robot）は、生活における幅広いサポートを行うことが目標。
それだけでなく、健康管理や他のロボットとの連携による活用シーンの拡大も研究されています。
接客や受付役を担う
接客業をはじめとしたサービス業では、至るところでコミュニケーションロボットが使われています。
たとえば、H.I.Sグループが2015年にオープンした「変なホテル」では、接客や受付をする従業員の役割を、すべてロボットが代替。
あるいは、オフィスの受付。オフィスの受付で電話やタブレットで担当者を呼び出す場合に、コミュニケーションロボットが会話で応対をしてくれれば、とてもスムーズにご案内ができます。
コミュニケーションロボットが接客・案内・受付をこなし、当たり前になる時代が来ることも十分に考えられるでしょう。
心の癒やしになる
コミュニケーションロボットをペット代わりに家に置き、心の癒やしとして活用する人もいます。
寂しさを紛らわしてくれたり、話し相手としての役割を担ってくれたり、人によってそれぞれ用途を使い分けることができるのです。
基本的にコミュニケーションロボットは高級。まだまだペット代わりとして気軽に変える価格とは言えないでしょう。
しかし、価格帯が1万円を切るものなど、比較的低価格のものもあります。もちろん、機能面では限定される部分もありますが、コミュニケーションロボットを身近に感じる上では最適です。
ネモフのように、限定される機能をねぼけたようなかわいさとして生かしているコミュニケーションロボットもあります。
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