【特集】3D プリンターでのものづくりを考察する
To Consider Additive Manufacturing by Three‒Dimensional Printing

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特集にあたって
Introduction

中野貴由　(大阪大学)

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3D プリンターによるものづくり
―材質パラメータ・構造パラメータの重要性に焦点を当てて―
Additive Manufacturing by Three‒Dimensional Printing System Focusing on Material / Structural Parameters

中野貴由　(大阪大学)

　3Dプリンターによるものづくりは、上流設計思想をベースに少量多品種の製品や個別にカスタマイズした「only one」製品を生み出すことで高付加価値を付与する。さらに3Dプリンターによる生産製造をものづくりの中心に捉えつつも、最適化設計から販売・アフターサービスまでを踏まえつつ、顧客起点での一気通貫モデルを考えることにより、新しいカスタムものづくり新市場が生み出されるものと考察される。そのためには、3Dプリンターによる生産製造段階において、材質パラメータと構造パラメータを両輪として制御することが極めて重要となる。結果として、「平均化・画一化」から「カスタム化」へと、ものづくり概念を根底から覆す造形品・製品を生み出すためのイノベーションスタイルの構築が期待される。

1. はじめに
2. 3Dプリンター・AM技術の分類
3. 新しいものづくり
4. 形状パラメータと材質パラメータ
4.1　形状パラメータ制御と階層化
4.2　材質パラメータ制御
5. おわりに

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セラミックス積層造形技術の現状と展望
Additional Manufacturing of Ceramics:Some Pioneer Studies and Future Prospects

木村禎一　((一財)ファインセラミックスセンター)

　セラミックス系材料の積層造形技術は1990年代後半に研究が始まっているものの、樹脂や金属と比較すると、未だ黎明期にあると言っていい。これまでの研究例をいくつか紹介しながら、セラミックス系部材製造技術としての可能性を探りたい。

1. はじめに
2. セラミックスのレーザー造形に関する代表的な研究
2.1　樹脂バインダーを用いたレーザー造形
2.2　液相焼結を利用したレーザー造形
2.3　スラリーを用いたレーザー造形
2.4　ファイバーレーザーを用いた直接造形
3. セラミックス部材のレーザー造形技術の展望
3.1　低出力小面積照射から高出力大面積照射へ
3.2　装置技術から材料技術へ
3.3　信頼性の確保と評価手法の標準化
4. おわりに

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細胞・組織の融合による3D人工臓器の創製
Construction of 3D‒Artificial Organs by Integration of Cells and Tissues

松崎典弥　(大阪大学)
明石満　(大阪大学)

　生体臓器に類似の3次元(3D)構造と機能を有した人工臓器を構築するためには、複数種の細胞の3次元配置を精密に制御する技術の開発が必要である。3Dプリンターは、高速かつ高精度に物質の配置を制御できるため、近年特に注目されている。本稿ではインクジェットプリンターを用いた3D細胞構造体の構築の現状と課題を著者らの研究を含めて紹介する。

1. はじめに
2. 3Dプリンターによる3D細胞構造体の構築の現状と課題
3. 細胞積層法による3 次元組織体の構築
4. 細胞集積法による毛細血管・リンパ管網を有する3次元組織体の構築
5. 細胞のインクジェットプリント制御
6. 3次元肝組織チップの作製と薬剤毒性評価への応用
7. おわりに

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金属積層造形法を活用した新たなものづくりと機能制御
New Manufacturing and Functional Control of Metallic Parts Using Additive Manufacturing

中本貴之　((地独)大阪府立産業技術総合研究所)

　金属系材料の積層造形法は、複雑な3次元形状を迅速に造形できる新しいものづくり技術として、工業分野、医療分野を問わず注目されている。本稿では、金属積層造形法の原理と特徴、造形事例ならびに技術動向を解説するとともに、機能制御(材質制御および構造制御)技術としての研究開発事例について、著者らの取り組みを中心に紹介する。

1. はじめに
2. 金属系材料の積層造形法の特徴と技術動向
3. 金属積層造形の特徴を活用した新たなものづくり
3.1　材質制御技術としてのAMの活用
3.2　構造制御技術としてのAMの活用
4. おわりに

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3Dゲルプリンターが先導する化学系メイカーズ革命
3D‒Gel‒Printer Triggered Revolution of Chemical Makers

古川英光　(山形大学)

　ゲル研究にブレークスルーをもたらした高強度ゲル開発から10余年が過ぎ、高強度化機構の解明が進み、機械的強度に優れたゲルの設計指針が示されたが、その高いポテンシャルは活かされていない。機械と高分子ゲルの技術的融合をねらう3Dゲルプリンターによる「材料のデジタル化と社会実装」の展望を紹介する。

1. 二枚目の名刺
2. 広がらなかった高強度ゲルブーム
3. ゲルプリンターで,誰もが高強度ゲルを作れるようになる
4. 3Dゲル造形物の評価
5. 3Dデジタルデータのもたらす意味
6. 材料のデジタル化:その社会実装へのアプローチ
7. 化学系のメイカーズ革命を起こそう!

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樹脂系ハイエンド3Dプリンターの材料高機能化が創り出す新たな活用
Material Development of High‒end Plastic 3D Printer

荒井誠　(シーメット(株))

　強烈なインパクトにより多くの人が知る存在となった3Dプリンターだが、3Dプリンターでできることは何か? と問い掛けされることもしばしばあるのが現状であり、特に樹脂系ハイエンド3Dプリンターに対してはとても多い。そんな問いを持つ方々に向けて高機能樹脂の開発を軸に樹脂系ハイエンド3Dプリンターの歩みと展望をご紹介したい。

1. はじめに
2. 樹脂系ハイエンド3Dプリンターの変遷
3. 最近の樹脂系ハイエンド3Dプリンター
3.1　熱溶融堆積方式
3.2　インクジェット方式
3.3　粉末床溶融結合方式
3.4　新市場を形成するパーソナル3Dプリンター
3.5　3Dプリンターの最高峰に位置づく当社の製品
4. 光造形樹脂と当社開発の歩み
4.1　光造形用樹脂に靭性と耐熱性を持たせるための概念
4.2　光造形用樹脂に透明性を持たせるための概念
4.3　光造形用樹脂に安全性を持たせるための概念
4.4　当社における高機能樹脂開発のあゆみ
5. 結論

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Material Report -R&D-

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機能性無機ナノ粒子が起点となったナノ・バイオ表界面研究の新展開
New Development of Nano‒Bio Surface and Interface Research Originated
from Functional Inorganic Nanoparticles

多賀谷基博　(長岡技術科学大学)
柴弘太　((独)物質・材料研究機構(NIMS))
吉川元起　((独)物質・材料研究機構(NIMS))

　ナノ・バイオテクノロジー分野において、細胞機能へ効果的に働きかけるナノ粒子が注目されている。本稿では、機能性無機ナノ粒子が起点となって創出される細胞機能の計測・制御研究について俯瞰する。具体的に、ナノ粒子を敷き詰めたセンサー基材から細胞機能を解明する研究、さらには、ナノ粒子を細胞膜表面から取込させて診断・治療を施す研究について紹介する。

1. はじめに
2. ナノ・バイオ接合界面の計測
2.1　界面の重要性
2.2　Quartz Crystal Microbalance with　Dissipation (QCM‒D)
2.2.1　生体親和性界面の計測
2.3　ナノメカニカルセンサー
3. 接着細胞へ作用・機能するシリカナノ粒子
3.1　細胞機能制御のための研究
3.2　薬物送達担体としての活用
3.3　細胞可視化材料としての活用
4. おわりに

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連載 : 最先端科学技術を駆使した新世代大規模植物工場の開設

植物工場における高度環境調節技術

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植物工場における機能性野菜ハーブ類の生産技術

古川一　(大阪府立大学)

1. はじめに
2. 栽培技術
2.1　育苗
2.2　栽培
2.3　収穫
3. 衛生管理および機能性成分
3.1　生菌検査
3.2　硝酸イオン含量
3.3　機能性成分
3.4　香り
4. 今後の課題

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多段型レタス栽培システムの環境制御

西浦芳史　(大阪府立大学)

1. はじめに
2. 生物感と生産
3. 完全制御人工光型植物工場の環境制御

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養液栽培における培養液制御の理論と技術

和田光生　(大阪府立大学)

1. はじめに
2. 一般的な培養液制御システム
3. 培養液中各要素の植物による吸収濃度の計算
4. 培養液中要素濃度の管理と培養液処方の修正

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異分野探訪コラム　セレンディピティの種　―第4回―

生命の謎に魅せられて

柏俣正典　(朝日大学)

・研究の始まり―イタズラ好きの少年―
・指導者との出会い―尊敬する研究者―
・研究の新展開―再生医療への挑戦―
・現在の私―いつまでも未熟者―