DMLSは大規模量産に適しているか？

製造およびエンジニアリングの観点から見ると、DMLS（ダイレクトメタルレーザー焼結）は、複雑で高付加価値な部品を製造するための画期的な技術ですが、従来の意味での大規模量産には一般的に最適とは言えません。射出成形、ダイカスト、プレスなどの量産技術と比較すると、経済性とロジスティクス上の優位性は低下します。しかし、DMLSは大量カスタマイズや高複雑・低～中量生産分野において非常に優れており、これらの領域で製造の概念を一変させています。大規模生産の文脈では、DMLSは中心的な手法というよりも補完的な役割を果たします。

DMLSが量産に向かない主な理由

• スループットと造形時間： DMLSは層ごとの逐次積層プロセスであり、1回の造形で数十時間を要することもあります。機械コストも高く、「1時間あたりの部品数」は、成形や鋳造のような「1分あたりの部品数」とは比較になりません。

• 部品単価の経済性： 高価な金属粉末、高額な装置償却費、大きなエネルギー消費、そして大規模な後処理工程により、部品1個あたりのコストは高額になります。単純形状の部品であれば、プレス加工の方が圧倒的に安価です。

• 後処理のボトルネック： DMLS部品には、熱処理、サポート除去、さらには重要部位のCNC加工など、手作業と時間を要する後処理が必要です。数万個単位の同一部品にこれを適用するのは、極めて大きなコストと物流上の課題を伴います。

• 一貫性と認証： 個別のDMLS部品を航空宇宙用途などに認定することは可能ですが、数百万個単位の部品で同一品質を維持するには極めて厳密なプロセス管理が必要であり、成形プロセスほどの再現性を確保するのは難しいです。

DMLSが生産環境で優れている分野

こうした課題がある一方で、DMLSは現代製造業において重要かつ拡大中の分野を確立しており、「生産」の新しい形を生み出しています。

• 低量・高付加価値生産： 航空宇宙、医療、高性能自動車産業などでは、生産量が数百～数千個でも部品の複雑さが高いため、DMLSは非常に有効です。これはしばしば少量生産と呼ばれます。

• 大量カスタマイズ： DMLSが最も得意とする分野です。個別化された医療用インプラント、カスタム手術ガイド、オーダーメイドの消費財などの製造において、DMLSは真価を発揮します。各部品を個別設計できるため、金型変更を必要とせず、一点物でも経済的に量産が可能です。

• 複雑さは「無料」： DMLSは、内部流路（コンフォーマル冷却）、軽量ラティス構造、一体化設計されたアセンブリなど、複雑な形状を持つ部品の製造に最適です。もし部品の機能が複雑な幾何形状に依存している場合、DMLSは量産規模に関係なく唯一の実現手段となります。

• ブリッジ生産およびラピッドツーリング： 射出成形やラピッドモールディング用の金型が完成するまでの間、DMLSは機能試作や小ロットのブリッジ生産に最適です。また、コンフォーマル冷却を備えた金型インサートの製造にも利用され、従来の量産工程のサイクルタイム短縮と品質向上に寄与します。

ハイブリッド製造と代替AM技術の未来

大規模なアディティブ製造（AM）の未来は、必ずしもすべての用途でDMLS単独に依存するものではありません。

• ハイブリッド製造： 大量生産においてより現実的なのは、従来製造されたベース部品にDMLSで複雑な機能部を追加するモデルです。例えば、鋳造または鍛造部品にDMLSで複雑形状を付加することで、コスト効率と設計自由度を両立できます。

• 高スループットAM技術： 金属部品のより大規模な生産には、バインダージェッティングのような新興技術が登場しています。これらは大幅に高速な造形速度と低コストを実現しますが、焼結や含浸などの追加工程が必要であり、DMLSと同等の材料特性を得ることは難しい場合もあります。

エンジニアリング判断マトリクス：DMLSは量産に適しているか？