ガラス製品業界の設計部門の新入社員が押さえるべき3Dプリンターを活用した試作品開発の基本

はじめに

ガラス製品業界では、新しいデザインや機能性を試すために試作品が非常に重要です。
特に設計部門では、製品の形状や構造を実際に確認するために試作品の作成が欠かせません。
最近では、3Dプリンターを使った試作品開発が注目され、その活用方法に関する知識は新入社員にとって重要なスキルとなっています。
今回は、ガラス製品業界の設計部門で新入社員が押さえるべき3Dプリンターを使った試作品開発の基本について解説します。

3Dプリンターの基礎知識

3Dプリンターとは

3Dプリンターとは、デジタルデータを基に三次元の物体を作り出す装置です。
立体的にものを作るという点では従来の製造技術とは異なり、複雑な形状を容易に製作できる点が大きな特徴です。
この技術は、ゼロからものを積み上げていく、いわゆる「アディティブ・マニュファクチャリング」としても知られています。

利用される素材

3Dプリンターで使用される素材には、樹脂、金属、セラミックス、そしてガラスなどがあります。
それぞれ特徴が異なるため、試作品の目的や機能に応じて最適な素材を選ぶことが重要です。
ガラス製品業界の場合、ガラス製の試作品を直接作ることはまだ難しい場合が多いため、プラスチック製の試作品を利用して形状やデザインの検証を行います。

CADソフトウェアとの連携

3Dプリンターで試作品を作成する際には、CAD（Computer-Aided Design）ソフトウェアを用いて設計データを作成します。
このデータを基にプリンターが指示を受けて物体を製造します。
新入社員は、CADソフトウェアの基本的な操作や設計図の読み込み方、3Dプリント用にデータを最適化する方法を理解しておくと良いでしょう。

3Dプリンターを活用した試作品開発のプロセス

ステップ1: 設計データの作成

試作品開発の第一歩は、製品のデザインをデジタルデータとして設計することです。
これはCADソフトウェアを用いて行い、製品の形状や寸法、部品の配置などを詳細に設計する必要があります。
この段階でのポイントは、試作品が製品の最終形状を正確に反映しているか、また後工程での問題を未然に防ぐためのチェックを行うことです。

ステップ2: 3Dプリンターの設定と試作出力

設計データが完成したら、次に3Dプリンターの設定を行います。
プリンターに使用する素材の選定や、積層ピッチ、プリント速度などの条件設定を細かく行います。
その後、データをプリンターに転送し、試作品の出力を実行します。
この過程では、精度や仕上がりに直結するため、各設定項目の最適化に注意する必要があります。

ステップ3: 試作品の評価と改善

試作品が出力された後は、製品の評価を行います。
ここでは主に形状の確認、寸法の測定、意図通りの機能を果たしているかの検証を行います。
問題や課題が発見された場合は、設計データを再調整し、再度試作品を作成するという改良のプロセスを繰り返します。
このサイクルによって、量産へと移行する前に問題点を洗い出し、高品質な製品開発を可能にします。

3Dプリンター活用の利点と課題

利点

3Dプリンターを活用する主な利点は、試作品開発のスピードアップとコスト軽減です。
従来の手法では数週間かかることもあった試作品の製作が、数日で完了することがあります。
また、必要最低限の素材だけを使用し無駄が少ないため、コストの削減にもつながります。
さらに、設計の自由度が高まり、多様で複雑な形状の試作品を容易に作り出すことができます。

課題

一方で課題として、材料の強度や仕上げの精度に制限がある点が挙げられます。
例えば、ガラス製品のような透明で高強度な試作品を出力する際には限界があります。
また、プリンターの操作やデータ設計には専門的な知識が必要となり、新入社員はこれらのスキル習得に時間を要するかもしれません。
さらに、3Dプリンターでは精度に依存する部品の製造には注意が必要です。
そのため、全ての試作品がこの手法に適しているわけではない点を理解しておく必要があります。

新入社員が意識するべきポイント

チームとの連携

試作品開発は設計部門だけでなく、他部門との連携が重要です。
開発部門や製造部門、さらにはマーケティング部門と連携し、製品に要求される仕様や市場のニーズを正しく理解することが必要です。
チーム間での情報共有を密にし、フィードバックを積極的に取り入れる姿勢が大切です。

常に学ぶ姿勢を持つ

3Dプリンター技術は日々進化しています。
新しい技術やトレンドを常に学習し、それを実践に取り入れる柔軟性が求められます。
セミナーやワークショップに参加し、最新の情報を積極的に吸収することを心がけましょう。

試作品の目的を明確にする

試作品を作る際の目的を明確に持つことが、成功への鍵です。
デザインの確認、機能性の確認、マーケティング資料の作成など、目的によって試作品の仕様や使用する技術が異なります。
目的に応じた最適な手法を選択し、限られた時間とリソースを効率的に活用しましょう。

まとめ

ガラス製品業界の設計部門における3Dプリンターの活用は、試作品開発において重要な位置を占めています。
新入社員にとって、3Dプリンターの技術や活用方法をしっかりと理解し、実践に活かすことで、設計部門でのキャリアを成功へと導くことができるでしょう。
不断の学びとチームとの協調を大切にし、多様なニーズに対応できる技術者を目指していくことが求められます。