ラピッドプロトタイピング

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ラピッドプロトタイピング（Rapid Prototyping）とは、製品開発において用いられる試作手法である。英語の綴りの如く、高速（Rapid）に試作（Prototyping）することを目的としている。三次元造型。

[編集] 概要

製品設計では、初期のデザインの段階や製品設計が進んだ段階において、外観や性能の評価を行うために試作品を作成することが多い。その際、量産品と同じ材料を用いて作成するほか、粘土（クレイモデル）や木で作成することが行われてきた。しかしながら、試作品を作るということは、製作に時間を要し、また作成コストも高くついた。

コンピュータ技術の進展により、製品の外観内観のデザイン、機構などの設計は3次元CAD化されていった。そのデータを利用してCAEを実施し、試作品を製造しなくても性能の事前評価が可能になっていった。しかしながら、見た目の質感、人間が触った時の感覚など、定量化が難しい項目についてはなかなかコンピュータ上だけでの評価で完結することは困難で、引き続き試作品の製作を必要としていた。

製品開発サイクルの短期間化に伴い、試作品の製作の期間も短縮する必要が高まった。そこで、性能評価のニーズが下がったことを考慮し、形状のみを早期に作成する手法としてラピッドプロトタイピングRPが登場してきた。

さらに、本法の応用として、型を作るRapid Tooling,　造形したままで実用品として使用するRapid Manufactureへと応用展開が広がっている。

光硬化樹脂を用いた積層法が主流を占めるが、小規模量産も可能な実際の素材を使える簡易金型の使用も徐々に増えつつある。

広い意味では従来の加工法であっても高速であれば、RPといっても良い。広い意味でMEMSも含んでいる。最近の用途は3Ｄプリンティング。

[編集] 積層造形法

ラピッドプロトタイピングでは、積層造形法と呼ばれる製造手法が用いられる。製品の3次元CADデータをスライスし、薄板を重ね合わせたようなものを製造の元データとして作成し、それに粉体、樹脂、鋼板、紙などの材料を積層して試作品を作成する。意匠性が高いデザインの試作品の製造も可能であることが特徴である。

積層造形法は、下にあるような手法にさらに分類される。HARDWIG

[編集] 光造形法

紫外線を照射することで硬化する液体樹脂を用いた造形法。初期のＲＰはこの手法から始まり、ステレオリソグラフィー、レーザーリソグラフィーなどともいわれた。紫外線の照射によりラジカル重合、もしくはカチオン重合する樹脂を用い、絞った紫外線レーザービームで樹脂を選択的に硬化させて立体物を造形する手法が最も多いが、一部に面一括露光により造形する手法も開発されている。

[編集] 粉末法

素材粉末を層状に敷き詰め、高出力のレーザービームなどで直接焼結（粉末焼結式積層法）したり、インクジェット方式でバインダを添加して固める（粉末固着式積層法）などして造形を行う手法。前者では、ナイロンなどの樹脂系材料、ブロンズ、スチール、ニッケル、チタンなどの金属系材料などが利用できる。後者ではスターチ（でんぷん）、石こうなどの材料が知られ、ランニングコストを抑えた3D-Printingに利用されることが多い。

[編集] シート積層法

シートを積層させ、形状を作る造型法。

[編集] インクジェット法

液化した材料を噴射して積層させ、形状を作る造形法。インクジェット式プリンタの原理を応用している。

[編集] 押し出し法

材料を出すノズル先端を一筆書きの要領で走らせて層を形成し、形状を作る造型法。

[編集] 歴史

ラピッドプロトタイピングの研究が始まったのは1970年代の後半からである。

特許は、1980年4月に小玉秀男が出願したのが世界で最初であるとされる。

1990年代後半から、ラピッドプロトタイピングの需要が高まっていった。

[編集] 関連項目

• 製造に関する記事一覧
• プロトタイピング
• ソフトウェアプロトタイピング（ソフトウェアでのラピッドプロトタイピングの解説）
• 3Dプリンタ