最近、テレビや新聞で目にするようになった3Dプリンター。機械に樹脂でできた材料をセットすれば、スイッチ一つで材料が造形され、いろいろな形のものをつくることができます。メディアでは、企業製の3Dプリンターが、置物やオブジェなどをつくる光景が多く紹介されていますが、もっとさまざまな用途に使える3Dプリンターの開発が田中浩也先生の研究テーマ。

「たとえばこれまで、病院用のものや建築用のものをつくりました。病院用最の3Dプリンターは、義手・義足やギプスなどをつくり出すのに使います。従来、義手や義足はつくるのに時間がかかり、いったんつくったものも使う人の手足の状態に合わせて微調整が必要で、さらに時間がかかるのですが、3Dプリンターで短時間で生産すれば、そうした問題は解決できます。また、建築用の3Dプリンターは、資材を手軽に生み出すことが可能です。3Dプリンターの可能性は無限で、ヘリコプターや飛行機など、もっと大型のものもつくれるようになると思います」

 3Dプリンターをつくる、とはどういう工程なのでしょうか

「3Dプリンターの仕組み自体はそう難しくありません。機械にセットされた材料となる樹脂を、ロボット技術を応用したフレームとアームが200℃の熱で溶かして、造形します。機械はパソコンにつなぎ、パソコンにはつくりたいものの形を、X軸、Y軸、Z軸の座標に置き換えて数値化し、データとして入力して、その通りに動くようプログラムを組みます。フレームとアームを支える柱なども必要です」
3Dプリンターをつくるためには、幅広い分野のスキルが求められます。「パソコンのプログラムはソフトウェアの領域で、それを電線でフレームとアームに伝えるのは電気・電子工学の領域です。部品などの組み立ては機械工学で、機械の重さや強度、動く速さなどを計算するには物理・数学の知識がないといけません。材料の素材をどんな樹脂にするかも考えます」

 研究室には2m50㎝もの高さの3Dプリンターがありました。

「たとえばこれでイスの模型をつくるとします。樹脂の密度を変えて造形すれば、硬くて丈夫なイスをつくることもできますし、柔らかいイスをつくることも可能です。学生にはいつも、まず自分のつくりたいものを考えて、そこから逆算して3Dプリンターをつくるように言っています。材料を造形する部分なども、フレームとアームではなくもっと効率のいいものはないか、と考えるのも研究のうちです」

 田中先生が今、構想していることについて聞いてみました。

「3Dプリンターをつくる3Dプリンターができたらおもしろいな、と。3Dプリンターで3Dプリンターの部品をつくって修理することはすでに日常的に行っていますので、もう一歩です」

 学生の中には、チョコレートを切る3Dプリンターを研究したり、研究室のメンバーにそっくりな顔をしたぬいぐるみをつくったりと、ユニークな発想で学びに取り組む人もいます

「3Dプリンターの原理を駆使して、ミシンをコンピュータにつなげて、コンピュータ上でデザインした巨大な刺繍を布に施した学生がいます。同様に、編み物をフレームとアームで行う機械を開発したケースもありました」

 田中先生が目指すのは、〝一家に一台〞3Dプリンターがある社会。

「3Dプリンターをもっと世の中に普及させたいです。一家に一台3Dプリンターがある社会が実現すれば、これまで大がかりな工場を持つ企業や組織でしかできなかったものづくりが、家庭でできるようになります。家具や家電なども、資材や部品を3Dプリンターでつくり出すことで、一般の人でも つくれるようになるでしょう」

子どもたちには、文系・理系に囚われず学んでほしいという田中先生。

「3Dプリンターもそうですが、最先端の研究は、文・理問わずさまざまなスキルが問われる学際的なものになっています。〝文系だから算数は苦手でいい〞などと考えず、幅広く勉強してほしいですね」



慶應義塾大学  環境情報学部
田中浩也研究室

田中 浩也准教授教授
東京大学大学院修了後、慶應 義塾大学環境情報学部専任 講師に着任、現在に至る。経済 産業省や総務省の検討会な どの委員も兼任。



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