3Dプリンティングで何ができる？ 6つのクリエイティブな例をご紹介します
3Dプリントは、車の部品、スマートフォンのケース、ファッションアクセサリー、医療機器、人工臓器などの作成に利用されています。 1984年にCharles “Chuck” Hullが最初の機能的な3Dプリンタを作成し、それ以来、この技術は大きく進歩しました。 製造業や航空宇宙産業は、部品の製造に3Dプリンターを使用することで、何十億ドルものコスト削減を実現しています。 また、3Dプリンティングは人命救助にも役立っています。 3Dプリントで何ができるかを知る最良の方法の1つは、この技術に関する実際のアプリケーションを研究することです。 以下は、3Dプリントのクリエイティブな利用例6つです：
1.) 3Dプリントされた臓器
3Dプリントは、患者自身の細胞から臓器をプリントするために使用されています。 これは、将来的に患者がドナーを長い間待つ必要がなくなるかもしれないことを意味します。 過去には、病院は、手で作った構造物を患者に移植していました。 ウェイクフォレストの再生医療部門のアンソニー・アタラ博士は、3Dプリンターを使って、生きた細胞で臓器の形をした人工足場を作ることに成功したのです。 まず足場を印刷し、それを生きた細胞でコーティングします。 現在、再生医療部門は、人工足場と生きた細胞をまったく同時にプリントできる3Dプリンターの構築に取り組んでいます。
アタラ博士のTED Talksでの3Dプリント臓器に関するスピーチで、「移植リストの患者の90パーセントは、実は腎臓を待っているのです」と発言しました。 その臓器が足りないために、毎日患者が死んでいるのです。” アタラ博士によると、患者のCTスキャンから腎臓の全容を再構築できるそうです。
カイバ・ジオンフリード
2011年10月28日、カイバ・ジオンフリード君は肺の発達障害を抱えて未熟児で生まれました。 6週間後、ジオンフリード一家がレストランにいたとき、カイバは呼吸を止め、青くなりはじめました。 気管が弱い「気管気管支軟化症」と診断された。 気管が弱く、気管と左気管支がつぶれてしまっているのだ。 気管切開を行い、人工呼吸器を使用することになったが、これは長期的に使用する正しい方法ではなかった。 海馬は呼吸がうまくできず、ほぼ毎日のように心臓が止まっていた。 このとき、ミシガン大学の医師たちは、3Dプリントした肺スプリントを使うことにしました。
ミシガン大学のグレン・グリーン博士とスコット・ホリスター博士は、生体吸収性スプリントを作るために3Dプリントを使いました。 2人の医師はプロトタイプとしてスプリントを作っており、100%実証済みのソリューションではありませんでしたが、海馬は待つ時間がなく、すぐに助けを必要としていました。 グリーン医師とホリスター医師は、FDAの緊急認可を迅速に取得し、海馬の気管をCTスキャンして正確な画像を作成する必要があった。 そして、コンピュータのモデリングソフトを使ってスプリントを作り、海馬の気管に合わせました。 ポリカプロラクトン（生分解性ポリエステル）で印刷されたスプリント。 手術から約3週間後、海馬は人工呼吸器を必要としなくなりました
2.） 自動車産業における3Dプリント
General Motors
ゼネラルモーターズが2014年のシボレー マリブの製造を開始したとき、同社のエンジニアは、車の部品のプロトタイピングに必要な時間を短縮するために3Dプリントを使用しました。 GM は、マリブに改良を加えるために、ステレオリソグラフィー、専用ソフトウェア、数学データ、およびレーザー焼結を使用して、液体樹脂から部品を作りました。
General Motors は、迅速なプロトタイプ化が、ドライバーと乗客のためのスマートフォンホルダーがあるフロアコンソールで特に役立つことがわかったと述べています。 また、部品はより軽量化され、マリブの燃費を向上させることができました。 フロントマスクのデザインに3Dプリントを使用し、風洞実験に使用したGM。
Ford Motor Company
Ford Motor Companyは、シリンダーヘッド、ブレーキローター、シフトノブ、通気孔など、自動車の多くの部品のプロトタイプを作るために3Dプリントを使用しています。 3Dプリントは、フォードのTorrence Avenue組立工場で、ExplorerとEcoBoostエンジンの生産に使用されました。
Urbee 2
Jim Kor氏と彼のエンジニアのチームは、Urbee 2という3Dプリンタで車全体を構築しています。 オリジナルのUrbeeのボディは、3Dプリンターを使って作られました。 しかし、Urbee 2は全体がほとんど3Dプリンターで作られる予定です。
Kor氏のチームは、完成後、ニューヨークからサンフランシスコまでUrbee 2を運転する予定ですが、他のほとんどの市販車よりも少ないエネルギー消費になると予想されます。 彼らの目標は、全行程で10ガロンのガソリンを使用することです。
3D プリントされた Urbee カー / Credit: Korecologic.com
3.) 3D Printing In The Aerospace Industry
最近、NASAが3Dプリンターで作ったロケットエンジンの噴射装置が、大規模な高温火災テストに合格しました。 このテストでは、ロケットエンジンのインジェクターは、過去に3Dプリンターで作られたどのインジェクターよりも10倍以上の推力を生み出しました。
Credit: NASA
NASAのエンジニアは、ニッケルクロム合金粉末を融合するために選択レーザー溶解でインジェクターを作ることができました。 テスト部品は小型のロケット・エンジンで使用される噴射器のサイズでしたが、デザインは大型エンジンの噴射器の外観に類似しています。
NASAは、国際宇宙ステーション（ISS）に「ミニ工場」を設置する計画の一環として、3Dプリンタを宇宙へ送る予定もあります。 宇宙飛行士が道具を使い果たした場合、単にもっと印刷することができるようになります。 宇宙飛行士は、もはやミッションごとにスペアパーツを携帯する必要はない。
NASA マーシャル宇宙飛行センターでゼロG ISS 技術実証の3DプリントをリードするNiki Werkheiser氏は、部品のデザインはプリンターにあらかじめロードしておくことも、地上から直接アップロードすることも可能だと述べています。 宇宙用3Dプリンターの操縦は、2014年秋の宇宙ミッションで試される予定だ
4.) 3Dプリント銃
Defense Distributedは、世界初の完全オープンソースの3Dプリント銃 “Liberator” を作成したハイテク銃製造グループです。 この銃の16のパーツのうち15は3Dプリントされたプラスチックで作られており、ボディは一晩でエッチングすることができる。 ディフェンス・ディストリビューテッド社のコディ・ウィルソン氏は、「リベレーター」は、銃規制を実施する政府の無力さを示していると考えています。
Credit: Michael Thad Carter for Forbes
5) 3D Printed Prosthetics
Emma Lavelle
エマ・ラヴェルが生まれたとき、多発性関節炎という珍しい遺伝子疾患のため、足は耳まで持ち上がり、肩は内旋していた。 エマの脚はギブスで固定され、徐々に発達を始めました。 Alfred DuPoint Hospital For ChildrenにあるNemours Biomedical Research施設のTariq Rahman博士は、同病院のエンジニアと協力して、3Dプリンターで耐久性のある「外骨格」を作り上げました。 フィラデルフィアで開催された学会で、ラーマン博士はウィルミントン・ロボティック外骨格（WREX）に関するプレゼンテーションを行い、エマちゃんの両親はこの医療機器のことを知ったのです。 WREXを装着したエマちゃんは、初めて自分の腕を口元まで上げることができました。 この1年間で、15人以上の患者が3DプリントされたWREXの装着を開始しました。
Buttercup The Duck
Buttercup the duckは、左足が逆向きに生まれてきました。 3Dプリンターで作られた新しいシリコン製の足が届きました。 バターカップは2012年11月に高校の生物学研究室で生まれましたが、世話係が足の向きを変えることができなかったのです。 現在、テキサス州アーリントンにある「Feathered Angels Waterfowl Sanctuary」で暮らしているバターカップは、マイク・ガレイが世話をしているそうです。 Gareyさんは、バターカップが足を引きずっていては生きていけないことに気がつきました。
そのため、バターカップの左足はCollierville Animal Clinicによって切断され、NovaCopyという3Dプリント会社がバターカップのためにシリコンでできた新しい足を作ってくれたのだそうです。 NovaCopy社は、3Dプリントした足を体に取り付けるためのシリコン製の靴下もプリントした。 足を固定するために、Feathered AngelsはWinters Gelというゼリー状の素材（映画『ドルフィンテール』の原作となったイルカのウィンターに尻尾を取り付けるために開発されたライナー）を使用しました。
今日、バターカップは、群れの他のアヒルができることと同じことをすべて行うことができます。 以下は、3D プリントされた義足を初めて使うバターカップの動画です。
3D プリントされた顎
昨年、ベルギーとオランダの医療研究者は、83 歳の女性の下顎を 3D プリントしたモデルで置き換えた。 医師は重度の感染症により彼女の顎を切除しなければなりませんでしたが、高齢であることやその他のいくつかの要因から、手術は大きなリスクとなります。 研究者たちは、Xillocというインプラント会社と協力して、顎を交換することにしました。 インプラントは、レーザー溶融プロセスによって粉末状のチタンを使い、3Dプリンターで組み立てられた。 手術後わずか1日で、83歳の女性はすでに普通に話し、飲み込むことができた。
インプラントは青色で表示されている。 (出典：Xilloc)
6.) 感覚を助ける方法としての3Dプリント
Yahoo! Hands On Search
日本では、ヤフーが博報堂ケトルというクリエイティブエージェンシーと共同で、盲学校を支援しています。 ヤフーは、目の見えない子供たちに、ハンズオンサーチと呼ばれる機械を使ってウェブ検索を教えるのです。 Hands On Search は雲のような形をしており、音声認識技術と MakerBot 3D プリンターを組み合わせて、音声によるクエリを物理的なオブジェクトに変えます。
3Dプリンターによるバイオニック イヤ
この夏、プリンストン大学の科学者は 3D プリンターを使用してバイオニック イヤを作成しました。 このバイオニック・イヤーは、人間の平均的な耳が感知できる音よりもずっとよく聞こえます。 この実験の目的は、エレクトロニクスと組織を融合させる効率的な方法を探ることでした。 科学者たちは、細胞やナノ粒子の3Dプリントを使ってバイオニック・イヤーを作りました。
「以前、研究者たちは、この結合があまり厄介でないように、電子機器を調整するいくつかの戦略を提案してきました。 それは通常、エレクトロニクスの2次元シートと組織の表面との間で起こります。 しかし、私たちの研究は、新しいアプローチ、つまり、エレクトロニクスと相乗的に、3D織り込み形式で生物学を構築し、成長させることを提案しています」と、プリンストン大学機械・航空宇宙工学の助教授でこのプロジェクトの主任研究者であるマイケル・マカルパイン氏は述べています。