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ヤマハ株式会社、「Form 4」で金型では作れないセンサー内蔵マウスピースを開発――1日5回の試作で構造を検討

ヤマハ株式会社は、サクソフォンをはじめとする木管楽器の研究開発に、マスク式光造形(MSLA)方式の3Dプリンター「Form 4」を活用している。

同社が開発したのは、奏者の演奏動作を数値として計測するセンサー内蔵マウスピース「SMARTMOUTHPIECEⓇ(以降SMP)」だ。口腔内とセンサーをつなぐ細長く屈曲したトンネル形状は、金型でも切削でも製作が成立しない。この形状を、Form 4の高精細な造形と速い造形スピードによって、1日に最大5回の試作サイクルを回しながら作り込んでいる。

技術本部 研究開発統括部 先進技術開発部 音楽インタラクショングループの庄司哲郎主事に、Form 4と食品衛生法適合レジン「エキマテ」を組み合わせた研究開発の取り組みを聞いた。なお、同社が使用するForm 4をはじめとする機器は、遠藤科学を経由してFormlabs正規販売代理店のBRULEから導入している。

ヤマハの研究開発拠点。エントランスにミュージアムを併設し、楽器や音響機器の研究開発から実験までを担う施設だ。Form 4もこの拠点で稼働している。

感覚に頼ってきた演奏を数値で捉える 

ヤマハは1967年に同社ブランド初のサクソフォン「YAS-1/YTS-1」を発売して以来、半世紀以上にわたって管楽器を世に送り出してきた。経験で培った技術と最新のテクノロジーを組み合わせ、近年力を入れているのが、音色や吹奏印象を数値で捉える取り組みだ。

研究を担う先進技術開発部 音楽インタラクショングループは、サクソフォンやクラリネットといった木管楽器を対象に、楽器本体の特性が放射される音や吹奏印象にどのような影響を与えるのか、そのメカニズムを実験や解析で明らかにしている。

楽器は奏者と一体になって初めて価値を発揮する。そのため近年は楽器本体だけでなく、奏者側の物理量、つまり演奏動作や呼吸も研究対象に加わってきた。庄司氏が課題と感じてきたのは、管楽器の演奏が定量化しにくい点である。

「自動車の開発では、人がどう運転しているかをきちんと測定します。しかし楽器の世界では、音は分析できても、奏者の演奏動作まではなかなか踏み込めていませんでした」と庄司氏は振り返る。

ギターやピアノと異なり、管楽器の奏者が主にコントロールするのは「呼吸」と「唇や顎の動き」であり、いずれも視覚的に確認するのが難しい。奏者に尋ねても「強く吹いている」「唇を緩めている」といった感覚的な答えしか得られなかった。データで確認できれば、分析や比較の幅が大きく広がる。この問題意識が、後のSMP開発につながっていく。

サクソフォンの演奏では、口をつけるマウスピースが重要な役割を果たす。マウスピースをあてたときの口の形と口の周りの筋肉の使い方をアンブシュアと呼び、これによって音色や音程が変わる。奏者がどのように息を吹き込み、どの程度リード(マウスピースに取り付け、振動して音を生み出す薄い板)を噛んでいるのか。庄司氏はこうした演奏時の物理量を計測する道具を求めていた。

先進技術開発部 音楽インタラクショングループの庄司哲郎主事。背後にあるのが光造形3DプリンターのForm 4だ。 

金型でも切削でも成立しない「細長いトンネル」 

SMPの核心は、口腔内の圧力を計測するために設けた細長い穴にある。口の中とセンサーをつなぐこのトンネルは、数mm程度の楕円形の断面を持ち、内部で3次元的に屈曲している。

「単なる細長い穴ではなく、内部で複雑に曲がっています。これは金型による成形では到底成立しません」と庄司氏は説明する。仮に金型で近い機能を持たせようとすれば、構造を分割して接着する必要が生じ、現実的ではない。切削でも同様に分割と接着が避けられない。

しかも、もともとのマウスピースとしての機能を損なってはならない。奏者が普段どおりに演奏できる状態を保ったまま、センサーだけを付加する必要があった。庄司氏はこの条件を「3Dプリンターでなければできない形状」と位置づける。

SMPは、口腔内圧力に加えて、リードの変位、マウスピース内部の音、外部に放射される音という4つの物理量を同時に時系列で計測する。リードの変位は赤外線の反射強度を用いて距離相当の値として捉えており、奏者がどの程度噛んでいるかというアンブシュアの状態を示す情報になる。

「もともとのマウスピースの機能を損なわずに、センサーだけを付加する。それが今回作っているものの肝です」(庄司氏)

センサーで取得したデータは、イーサネットケーブルを通じてポータブルのADコンバーターに送られ、解析用の測定値として記録される。この測定器と楽器部品を兼ねたパーツが生まれる前は、チューブの先に圧力センサをつけた器具を奏者の口の横から挿入するしかなく、演奏に介入しすぎて自然な状態での計測ができなかった。アコースティック楽器の演奏というアナログな情報を、デジタルの数値として計測できるようになった点に、開発の意義がある。

SMPに関する詳しい情報はこちらから

サクソフォンのネックに装着したSMP。側面部にセンサーを内蔵し、イーサネットケーブルで計測データを送る。口腔内とセンサーをつなぐ細長い屈曲トンネルは、金型でも切削でも成立しない形状だ。

試行錯誤を重ねてたどり着いた光造形

庄司氏が3Dプリンターを使い始めたのは、圧力センサー用の細長い穴が金型では製作できなかったことがきっかけだ。当初はFFF方式のプリンターを使っていたが、造形表面のざらつきが課題になった。サックスを吹く際には奏者は前歯を直接マウスピースに当てて演奏するが、この歯が接触する面が粗かったため不快感が強く自然に演奏できないとのフィードバックが出た。

次に表面品質を求めてインクジェット方式のプリンターを導入した。表面はなめらかになったものの、今度は奏者が口にくわえると苦味を感じる問題が生じた。材料を調べると口に入れる用途には適さないと分かり、別の方法を探すことになった。

その後、DLP方式のプリンターに切り替えてしばらく造形を続けた。ただし造形スピードが遅く、造形できるサイズも小さいという制約があった。

「造形スピードと造形サイズの制約を解消したいと探していたなかで、本体価格がリーズナブルで、オープンマテリアルモードに対応するForm 4にたどり着きました」と庄司氏は語る。Form 4の導入は2025年2月頃だ。

Form 4を選んだ決め手は、優先順位の高い順に造形スピード、材料交換の手軽さ、材料ラインナップだった。材料交換のしやすさは、それまで使っていたインクジェット方式のおよそ10分の1の手間で済み、稼働率を大きく高めている。

Form 4の内部。

Form 4の内部。レジンタンクの上で、造形プラットフォームからマウスピースが立ち上がっていく。

エキマテとClear V5、2つの材料を適材適所で

口に入れる用途で奏者に安心して使ってもらうには、安全な材料であることが欠かせない。庄司氏が採用したのが、Expert Material Laboratories(以下、エキマテ社)が開発した食品衛生法適合のレジン「エキマテ」である。低アレルギーで苦味がなく、レジン特有の臭いもしない。

エキマテには、奏者の演奏感覚を左右する思わぬ利点もあった。マウスピースの伝統的な素材であるエボナイトは密度が1を超える硬質ゴムだが、エキマテもこれに近い密度を持つ。

「吹き心地が本物のエボナイト製マウスピースにそっくりだ、という評価を奏者からいただきました。これは偶然でしたが、材質への要求が厳しい奏者にフィットしたのは大きかったです」と庄司氏は話す。プロの奏者に使ってもらったところ、その仕上がりに驚かれた。歯を直接当てて骨伝導で素材の違いを感じ取る奏者の感覚は鋭く、わずかな材質の差も伝わってしまう。

一方で、Formlabs純正の「Clear V5」はパーツの耐久性が優れていた。そこで、口にくわえる部分にはエキマテを、計測データを送るイーサネットケーブルのRJ45コネクターを格納する部分には、Formlabs純正の高強度レジン「Clear V5」を採用し、2つの材料を組み合わせる構成に落ち着いた。

このコンビネーションを支えたのが、Form 4のオープンマテリアルモード(OMM)である。OMMはFormlabs純正以外のレジンも使用できる機能で、これがなければエキマテをForm 4で使えなかった。

「強度の出る純正のClear V5と、食品衛生法に適合するエキマテ。この両立が、いまのイーサネット接合口付きSMPにつながりました」(庄司氏)

材料の使い分けはほかにもある。SMPの構造を説明する場面では、内部が見える透明のエキマテ(クリア)を使う。一方、奏者が実際に使うマウスピースには、エキマテシリーズで最も造形したパーツの耐久性があるエキマテ(グレー)を用いる。その他の治具づくりにおいては、振動を抑える部品にシリコン40Aを、強度が必要な部品にTough 1500を使い分けている。

エキマテを開発したエキマテ社も、SMPの研究開発を間近で見守ってきた。同社にヤマハから最初の問い合わせがあったのは2022年12月のことだ。2023年6月にエキマテが導入されてから現在まで、約3年にわたって研究用途での活用が続いている。

「『実際に口にくわえて評価できる材料を探している』という明確な研究目的をお持ちだったのが、印象に残っています。マウスピースは、演奏者の官能的な領域を楽器に伝える大切な道具です。エキマテには食品接触用途への適合性だけでなく、演奏者一人ひとりの繊細なこだわりや表現を、できる限り素直に楽器へ伝えられることも求められていると感じています」とエキマテ社代表の野田氏は話す。

同社が強調するのは、エキマテが「食品衛生法適合レジン」という一面だけの材料ではない点だ。「エキマテは、食品衛生法適合レジンというだけではなく、人が実際に触れて試すことが難しかったものを、できるかぎり自然な使用状態で検証しやすくする材料だと考えています。今回のヤマハの事例は、その可能性を分かりやすく示していただいたものです」と語る。安全性や運用面の課題から光造形がこれまで広がりにくかった領域でも、研究や開発に実際に使える環境を作る——これがエキマテ開発の出発点だった。

「演奏感覚のように、一人ひとり違いがある世界に3Dプリンターが入っていくのは、面白い可能性だと感じています。感覚的だったものを定量的に研究していく取り組みに、エキマテが少しでも役立てているのであれば、開発者として嬉しく思います。Form 4の高速性や再現性が加わったことで、研究サイクル自体もかなり加速しているはずです。材料だけでなく、装置・設計・研究環境が組み合わさることで、こうした取り組みがより現実的になってきていると感じています」(エキマテ社)

検証サイクルを1日5回――納期直前の追い込み

食品衛生法適合のレジン、エキマテ(右)と、Form 4で造形したマウスピースやコネクター部の部品。用途に応じて材料を使い分けている。 

検証サイクルを1日5回――納期直前の追い込み

SMARTMOUTHPIECE開発でForm 4の造形スピードが生きた場面が、コネクター部のスナップフィット構造の作り込みだ。市販のRJ45コネクターを取り付けるための治具は、演奏中に外れてしまうと計測が中断してしまう。確実にはまり、かつ脱落しない形状にするため、コンマ数mm単位でサイズを調整しながら造形を繰り返した。この部品にはエキマテより強度のあるClear V5を用いている。

「プロ奏者による評価の日程が迫っていました。短期間で試作を繰り返し、形状とサイズを追い込めたことが非常に大きかったです」と庄司氏は振り返る。

対象部品の造形時間は2時間弱で、最大で1日に5回ほどサイクルを回せた。庄司氏によれば、形状を狙いどおりに追い込むには、最低でも5回程度は試作を重ねる必要があるとのことだ。

「帰宅前にセットすれば翌朝には出来上がっています。造形時間の長いものは夜間に回し、日中は造形時間の短いものでテストの回数を稼ぐ。こうして1日に最大5回のサイクルを回せるよう意識しています」(庄司氏)

思いついたアイデアをすぐにかたちにできる点が、研究開発のスピードアップに直結している。Form 4は社内で高い稼働率を保っており、取材の撮影のために一時的に止めていると、社内から「いつまで止めているのか」と声がかかるほど活用されている。

演奏の可視化が広げる研究の可能性

造形用ソフトウェアのPreFormでマウスピースの造形データを準備する。設計から造形までを社内で完結し、1日に最大5回の試作サイクルを回す。 

演奏の可視化が広げる研究の可能性

SMPによって、口腔内圧力はPa(パスカル)単位で、リードの変位は赤外線反射強度に基づく距離相当の値として、リアルタイムに可視化できるようになった。これまで感覚的にしか語れなかった演奏動作を、波形と数値で捉えられる。

「奏者がどれだけ噛んでいるか、吹奏圧力がどのくらいの大きさかが、グラフで見えるようになりました」と庄司氏は説明する。初心者教育で重視される「噛み具合」や「息の強さ」を数値で示せる可能性があり、教育用途への展開も視野に入る。

興味深いのは、プロの奏者自身が可視化に強い関心を示す点だ。自分の演奏が波形や数値として目に見えると、何を変えればどう波形が変わるのかを、奏者が自ら探求し始める。

「計測に協力してもらっている奏者が、気づくと1時間以上も自分の演奏を試し続けていることがあります。可視化は、奏者が自身の演奏を探求するためのツールにもなり得ます」(庄司氏)

研究の対象は楽器開発そのものにも及ぶ。マウスピースより下流にある部品を変えたとき、奏者の演奏がどう変化するかを定量的に捉えられる可能性がある。さらに、フォーカルジストニア(演奏者などに起こり、手や口の特定の動作が思いどおりにできなくなる症状)に関連した医療分野の研究にも応用できるとみている。庄司氏は「3Dプリンターがなければ、この研究自体に着手しなかった可能性が高い」と語る。Form 4は単なる効率化の手段ではなく、研究テーマそのものを成立させた要素になっている。

マウスピースそのものの設計にも、3Dプリンターは新しい余地をもたらす。一般的なマウスピースは、金型である程度成形した後に削って形状を整えて作られる。そのため、金型で成形できる形状の範囲に制約されてきた。サクソフォンの歴史は長いものの、マウスピースの形状は登場した当時の技術で作れる最適解からほとんど変わっていない。3Dプリンターを使えば、量産には至らなくても、これまで試せなかった新しいマウスピースの形状や最適化の余地を探れる。計測で得たデータと組み合わせれば、感覚ではなく数値に基づいて形状を検討する道が開ける。

奏者の口腔内圧力やリードの変位を

SMPを使った計測の様子。奏者の口腔内圧力やリードの変位を、タブレット上でリアルタイムに数値化する。感覚的だった演奏動作を数値で捉えられるようになった。

材料交換は3分、後処理は水洗いで完結

Form 4の評価点として庄司氏が繰り返し挙げたのが、材料交換のしやすさである。Form 4はレジンタンクとカートリッジを交換するだけで材料を切り替えられ、経路の洗浄やパージといった工程が要らない。

「タンクを材料ごとに専用で運用しているので、3分もあれば材料交換ができます。ここはForm 4の大きな利点です」と庄司氏は話す。材料の混入を避けるため、ビルドプラットフォームも材料ごとに専用化している。

後処理の面でも、エキマテの水洗い対応が運用を楽にしている。造形が終わったらすぐ水で洗い、二次硬化させて使う。プラットフォームは水でさっと流した後にエタノールで拭く程度で済む。設置環境は、空調が入り、水道が近く、溶剤も扱える部屋を用意している。

工程そのものの所要時間は他材料と大きく変わらないものの、口に入れても問題ない安心感が作業時のストレスを減らしている。庄司氏は、計測に協力する奏者の安心感こそが重要だと考えている。普段吹いているときと同じ感覚で演奏してもらえるかどうかが、自然な演奏を計測するための要となるからだ。

エキマテは水洗いで後処理ができ

レジンタンクを取り出す様子。エキマテは水洗いで後処理ができ、材料交換も3分ほどで済む。 

全社で使う造形室へ、Form 4Lで2台体制に 

Form 4の活用は、庄司氏の研究にとどまらない。社内では光造形の利点に魅力を感じたメンバーが増え、より大きなものを造形したいという要望が高まっている。この声が、大型機「Form 4L」の導入につながった。

研究開発以外でも、各事業部での製品検討や生産技術部門での治具製作などへの活用が見込まれている。すでにForm 4で治具や検討部品を作るメンバーも出てきた。

「新たにForm 4Lを導入して2台体制とし、生産技術部や事業部を含めたヤマハ全体で使える造形室として展開していきます」と庄司氏は今後の構想を語る。

SMP自体の開発も道半ばだ。現在はアルトサックス用を中心に製作しているが、今後はテナーサックスやクラリネット、金管楽器のマウスピースへと対象を広げていきたい考えだ。1回の造形で3つほどのマウスピースを作っている。標準的なマウスピースには決まった形があるわけではなく、奏者ごとに好みの形状が無数に存在する。庄司氏は、奏者が普段使っている既存のマウスピースに近づけるよう、リードが当たる面の曲率を急にしたり緩やかにしたりして、奏者ごとに個別チューニングを施している。奏者ごとに形状を変えられる柔軟さは、金型による成形では得にくい。一人ひとりに合わせた個別最適化を低コストで繰り返せる点も、3Dプリンターならではの強みになっている。

Formlabsへの期待も語った。OMMレジンを扱う際、ソフトウェア「PreForm」の多数のパラメーターをどう設定すれば狙った造形結果が得られるか、造形結果と相関の高いパラメーターをレコメンドする機能があれば、研究のスピードはさらに上がるとみている。

金型で作れる形状に縛られるのではなく、計測や検証に必要な形状を先に考え、それを3Dプリンターで短時間に試す。庄司氏の研究開発では、こうした発想の転換が広がっている。金型では1年、切削でも1か月を要しかねない開発を、Form 4は1週間程度のサイクルへと短縮した。光造形3Dプリンターは、ヤマハの管楽器研究開発を支える基盤になりつつある。

会社情報
ヤマハ株式会社 技術本部 研究開発統括部 先進技術開発部 音楽インタラクショングループ
〒430-8650 静岡県浜松市中央区中沢町10-1
使用機器
  • Form 4:1台(Form 4L導入予定)
  • Form Wash:1台
  • Form Cure:1台
  • 超音波洗浄器
  • ソフトウェア:PreForm、SolidWorks
使用材料
  • エキマテ(クリア/グレー):口にくわえる部分
  • Clear V5:センサーやコネクターのハウジング部
  • Silicone 40A、Tough 1500、Elastic 50Aなど:治具・試作
導入代理店
遠藤科学株式会社(BRULE2次店) BRULE(Formlabs正規販売代理店)

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【6月開催のイベント告知】新生Desktop Metal 新体制発表会

いつも大変お世話になっております。
Brule Inc.です。

昨年から事業の統合などで世間を騒がせていたDesktop Metal社から遂に新体制のアナウンスがございました。それを記念して5月21日(木)にDesktop Metal社の新体制と新しくなった製品ラインナップとBruleで取り扱いのある金属3Dプリントラインナップを公開するイベントを開催することになりました。

参加は東京大学もしくはオンラインにていただけます。

新しくなったDesktop Metal社をご覧くださいませ。

イベント概要

開催日程:5月21日(木)14:00~16:00
場所: 東京大学工学部5号館 4F多目的スペース


参加費: 無料

イベントの参加登録はこちらから

イベントに関する問い合わせ:marketing@brule.co.jp

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【エタコール・3DMedSupo】中東情勢の影響に伴う価格・納期・数量制限について

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創業20周年のご挨拶、日頃ご愛顧いただいている皆様へ

平素は格別のお引き立てを賜り、厚く御礼申し上げます。

私たちBrule Inc.は、今年で創業から20周年を迎えることとなりました。 この大きな節目を迎えることができましたのも、ひとえに日頃から弊社の製品をご愛用いただき、支えてくださっているユーザーの皆様のおかげです。心より深く感謝申し上げます。

創業以来、私たちは「世界の最先端テクノロジーを皆様のもとへ届ける」という思いを胸に歩んでまいりました。3Dプリンターをはじめとする革新的な製品を通じて、皆様のモノづくりやビジネス、そして日常の課題解決に少しでも貢献できているのであれば、これに勝る喜びはありません。

時代とともにテクノロジーは目まぐるしく進化していますが、皆様に「価値あるツール」と「安心のサポート」をお届けするという私たちの使命は変わりません。

これからも、皆様のクリエイティビティやビジネスの可能性を広げるパートナーとして、社員一同、より一層のサービス向上に努めてまいります。

今後とも変わらぬご愛顧とご支援を賜りますよう、心よりお願い申し上げます。

Brule Inc. 社員一同

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虎屋×東京大学×Brule Inc.3社共同プロジェクト進歩報告

株式会社 虎屋(本社: 東京都港区、代表取締役社長: 黒川光晴、以下「虎屋」)、東京大学大学院工学系研究科国際工学教育推進機構ものづくり部門(所在地:東京都文京区、部門長:大竹豊、以下「ものづくり部門」)および Brule Inc.(日本支社:東京都台東区、CEO:Douglas Krone、以下「Brule」)は、2024 年 6 月より、3D プリンタ・3D スキャナを活かした共同プロジェクトを開始いたしました。

【プロジェクト進捗】

3D プリンタの活用により、和菓子づくりにおける表現の幅が広がり、その技術を投じた特製羊羹『千丈の翳』では、極めて細密で美しい輪郭線を形にすることができました。二次元の構想を迅速に立体へと具現化できる即応性や、微調整を可能にする柔軟性は、商品開発におけるあらたな原動力となっています。

※当該商品の販売は終了しております。

【プロジェクト目的と内容】

本プロジェクトは、虎屋、東京大学ものづくり部門、および Brule が共同で展開いたします。虎屋の歴史と菓子づくりの技術、ものづくり部門の技術的知見、そして Brule の最新 3D プリンタの提供と3者が持つ強みを本プロジェクトに活かします。

【使用した 3D プリンタについて】

今回のプロジェクトでは、羊羹の原型の作成に、大型の FFF 式 3D プリンタ、Bambu Lab H2D Pro を使用しております。これは、羊羹の長さを切れ目なく造形し、なおかつ輪郭線を美しく再現可能な機種です。

製品に関する詳しい情報はこちらから

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3/31日まで FormlabsとBambu Labをセットで買うとお得に

TCT展示会で好評につきキャンペーン開催期間の延長が決定!
今だけFormlabs Form4とBambu Lab H2DもしくはH2Cの購入で定価価格から15万円割引でマシンを提供させていただきます。

お見積りの請求は下記Eメールアドレスまでお問い合わせください。

sales@brule.co.jp

各種製品の特徴は下記URLから
Bambu Lab H2D
Bambu Lab H2C

Formlabs Form4

近日公開のイベント情報

【オンラインセミナーの開催】インクジェット方式からの乗り換えで実現する圧倒的な生産性と拡張性(3/24日開催)

【オンラインセミナーの開催】『防衛技術の「常識」を覆す:韓国スタートアップに学ぶ、低コスト・超高速ドローン開発戦略と日本の未来』(4/16日開催)

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アクシス、SLS 3Dプリンター「Fuse 1+ 30W」で車種別アフターパーツを量産――開発期間を6か月から1か月に短縮

車のインテリアパネルやスマートフォンホルダーなど、アフターマーケット向けカスタムパーツを手がけるアクシス。

ECサイトでの販売を主軸とする同社にとって、新車発売に合わせた製品投入のスピードは競争力の源泉となっている。2025年4月にFormlabsのSLS 3Dプリンター「Fuse 1+ 30W」を導入した同社は、試作から量産までを一貫して社内で完結させる体制を構築。金型不要の製造プロセスにより、開発期間を従来の6か月から約1か月へと大幅に短縮した。

代表取締役の入江秀行氏に、3Dプリンターを活用した製品開発と量産の取り組みについて話を聞いた。なお、同社が使用するFuse 1+ 30Wをはじめとする機器は、Formlabs正規販売代理店のBRULEから導入している。

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Fuse 1+ 30Wで造形した車種別スマートフォンホルダー。赤いアクシスのロゴエンブレムを装着し、染色による仕上げを施している。車種ごとにダッシュボードの形状に合わせた専用設計となっている。

創業17年、車好きに「満足」を届けるアフターパーツメーカー

アクシスは東京都練馬区に本社を構え、車およびバイク向けアフターパーツの設計から開発、製造、販売までを一貫して手がけるメーカーで、2009年の創業以来、車好きに向けた製品を作り続けてきた。パートタイムスタッフを含む約30人の社員のうち、2名のエンジニアと1名のモデラーが製品開発の中核を担う。

主力製品は車用品のアフターパーツで、トヨタ、ホンダ、マツダ、スバル、日産など国内主要メーカーのスポーツタイプ車両を中心に、シフトパネルカバーやドアハンドルカバーといったインテリアパーツ、LED製品、ドライカーボンパーツなどを展開している。近年はアウトドア用品にも製品ラインを広げ、「A-TRAS」ブランドでタクティカルラックシステムなどを販売している。

アクシス、SLS 3Dプリンター「Fuse 1+ 30W」活用事例
アクシス、SLS 3Dプリンター「Fuse 1+ 30W」活用事例

Tokyo Auto Salon 2026に出展した際のブース。アクシスが手掛けるカスタムパーツの使用例が紹介された。

「世界の車好きに自分たちの『満足』を提供し続けることを目標にしています」と入江氏は語る。同社の製品はすべてECサイトを通じて販売されており、国内の大手オンラインモールで車種専用のカスタムパーツを購入できる。新車が発売されるとそれに対応したカスタムパーツをいち早く市場に投入することが求められる。このスピード感こそが、アフターパーツ市場で競争優位を築くための生命線となっている。

ECサイトでの販売という特性上、顧客は全国に広がっている。北海道から沖縄まで、車好きのユーザーが同社の製品を購入している。対面での販売ではないため、製品の品質と迅速な対応が信頼を築く上で重要な要素となる。

 

金型不要、翌日には試作品を確認できるワークフロー

アクシスが3Dプリンターを本格的に活用し始めたのは2025年4月からのこと。現在はFormlabsのSLS(粉末焼結積層造形)3Dプリンター「Fuse 1+ 30W」を2台導入し、後処理装置として「Fuse Sift」1台と「Fuse Blast」1台を組み合わせて運用している。以前はFFF方式(熱融解積層方式)3Dプリンターを試作用途で使用していたが、SLS方式の精度の高さを評価してFuseシリーズへの移行を決めた。

「FDMとSLSでは造形方式がまったく異なるので単純比較はできませんが、SLSはやはり精度が高く、ほぼ図面通りに仕上がります」と入江氏は評価する。

installations

アクシスの造形室に設置されたFuse 1+ 30W。
2台体制で毎日の量産に対応している。
床にはカーペットを敷き、毎日の清掃を徹底することで粉末の飛散を管理している。

製品開発のワークフローは、まず3Dスキャナーを使って対象となる車両やパネルをスキャンするところから始まる。ハンドヘルド型の3Dスキャナーは、車内の複雑な形状も高精度に取得できるため、取得した3Dデータをもとにリバースエンジニアリングを行い、CADソフトウェアで設計した後、STLデータに変換してFuse 1+ 30Wで造形する。3DモデリングはすべてCADを扱うエンジニアが社内で担当しており、外注に頼らない体制を構築している。

「今までは開発から試作品を作るのに、試作専門の企業に依頼したり、金型を起こしたりしていました。それが今では自社で翌日には試作品を確認できる。量産に入るまでのスピードも格段に上がりました」

入江氏が強調するのは、このスピードがもたらすトライアンドエラーの効率化である。設計チームとの連携もスムーズになり、量産前に起こりうる問題点を早期に発見して解決できるようになった。3Dスキャンを実施した当日中にモックアップを造形し、形状やデザインを確認。翌日には2次試作、翌々日には3次試作というペースで、毎日リバースエンジニアリングベースの試作を繰り返すことで短期間に製品設計を仕上げている。

従来の金型を使った製造プロセスでは、試作品の確認に数週間を要することも珍しくなかった。設計変更が必要になれば、その都度金型の修正や新規製作が必要となり、時間とコストがかさむ。3Dプリンターの導入により、この反復プロセスが劇的に短縮された。

 

毎日2台を回して量産品を生産

アクシスでは2台のFuse 1+ 30Wを量産用途で運用している。基本的に1日1回のサイクルで2台を同時に稼働させ、1台あたり製品のサイズにもよるが20~30点程度を造形している。2台体制にしているのは生産量を確保するためだけでなく、1台で試作を進めながら別の1台で量産を続けるという使い分けや、万が一の故障時にも生産を継続できるバックアップとしての意味合いもある。

「基本はもう量産用で使っていますので、1日に2台を1回ずつ回している形になります。1台は試作を作って、別の1台では量産をするという形で運用できます。もし故障した場合でも、もう1台が動けるようにという意味も含めて2台体制にしています」

造形後のパーツからパウダーを除去するFuse Blast。バレル式の自動粉落とし機能により、後処理の作業効率が大幅に向上した。以前使用していた他社製のブラスターと比較して、作業時間を短縮できている。

使用している材料はNylon 12(PA12)パウダーで、導入当初はガラス繊維入りのPA12 GFでスタートしたが、リサイクルパウダーと新品パウダーの配合比率の管理が難しかったことから、BRULEのアドバイスを受けてPA12に移行した。ステーなど90℃程度の耐熱性が求められる製品への対応も視野に入れていたが、リサイクル率を重視する観点からPA12での運用に落ち着いた。FormlabsとしてもSLS 3Dプリンターを初めて導入するユーザーには、最も汎用性の高いPA12でのスタートを推奨している。

造形時間についても改善が進んでいる。導入当初はビルドチャンバーの限界近くまで造形することで約20時間を要していたが、FormlabsがリリースするPreFormソフトウェアのアップデートにより、現在は約13時間まで短縮された。PreForm 3.34.0のリリースでは、レーザーの走査パターンの効率性を改善することで造形速度が向上している。レーザーが最上層全体を横断するような移動パターンに変更し、最終的な断面の形状に合わせて粒子を焼結できるようになったことで、直近のアップデート比で25%の造形速度向上を達成した。この時間短縮により、造形13時間とクールダウン3時間を合わせた約16時間のサイクルで1日1回の造形を安定して回せるようになった。

「想像以上に丈夫で、そこは期待以上でした」と入江氏は機器の信頼性を評価する。造形室の床にはカーペットを敷き、毎日の清掃を徹底することで粉末の飛散を管理。消耗品を適宜交換することで、2台を問題なく運用できているという。

 

車種別スマートフォンホルダーとラックシステム用パーツ

Fuse 1+ 30Wで量産している主力製品の一つが、車種別にカスタマイズされたスマートフォンホルダーである。トヨタのシエンタ、GRカローラ、クラウンセダン、カローラクロス、ランドクルーザー、ヤリス、プリウス、ハリアー、RAV4、ホンダのプレリュード、ステップワゴン、オデッセイ、ZR-V、N-BOX、WR-V、シビック、マツダのロードスター、MAZDA3 BP、CX-60、ロードスターND、スバルのフォレスター、WRX S4、クロストレック、日産のセレナなど、幅広い車種に対応した製品を展開している。

車種別スマートフォンホルダーとラックシステム用パーツ

実際の車両に取り付けたスマートフォンホルダー。車種ごとのダッシュボード形状に合わせた専用設計により、しっかりと固定される。運転中の視認性と操作性を両立した位置に設置できる。

「A-TRAS タクティカルラックシステム専用アルミ製マルチフック」に使用するコネクターパーツ。削り出したアルミ部品とネジで固定して使用する。耐荷重性が求められる用途で、SLS造形品の強度特性を活かしている。

造形後の製品にはいくつかの後加工を施している。同社のロゴが入った赤いエンブレムを装着し、染色による着色を施す。赤色の製品ロゴとの組み合わせは商品イメージとして力を入れてデザインしている部分だと入江氏は説明する。スマートフォンホルダーの場合、ゴム製のオーリングと組み合わせることでスムーズな可動を実現している。

「3Dプリンター品をお客様の手元にお届けしているので、表面処理には気を使っています。プリンターで造形すると灰色のような色味になりますが、手に取ったときに『これは3Dプリント品だ』と思わせない仕上がりを目指して、材料と組み合わせながら作り込んでいます」

要求される精度は0.2mm程度で、SLS造形では若干痩せて出てくる傾向があるため、その分を見込んで設計している。はめ合いの部分はテーパーの付け具合などで調整していくため、PreFormの設定を細かくいじることはせず、Formlabs純正の設定のまま造形している。

造形品の染色には紫外線に弱くなるという課題があるが、表面処理の工夫でカバーしており、入江氏は「メーカーとしての腕の見せ所」と語る。3Dプリント造形品としては、浸漬すれば数時間で染まる扱いやすさを評価している。

もう一つの主力製品がアウトドア用品ブランド「A-TRAS」のタクティカルラックシステム用アルミ製マルチフック向けコネクターである。削り出したアルミ部品をネジで固定してフックとして使用するため、丈夫さに加えて耐荷重性も求められる用途で、SLS造形品の強度特性を活かしている。

実際の車両に取り付けたA-TRASタクティカルラックシステム。アウトドアや車中泊での荷物整理に活用できる。フックやホルダーを自由にカスタマイズできる拡張性が特長となっている。

 

開発期間6か月を1か月に、金型代も不要に

3Dプリンター導入による最大の成果は、開発期間の大幅な短縮である。従来の射出成形による製造プロセスでは、開発から量産開始まで約6か月を要していた。金型の設計と製作に時間がかかるうえ、形状の変更が必要になれば金型を作り直す必要がある。これがFuse 1+ 30Wの導入により約1か月まで短縮された。

「金型を起こすと量産まで1~2か月はかかります。それが3Dプリンターなら翌日には製品を確認できるようになります。翌日にはデータを追加修正して、その翌日には造形できる。その繰り返しができるのが一番大きなメリットかなと思います」

コスト面でも効果が出ている。射出成形の場合、小物部品でも金型代として最低100万円程度が必要となる。3Dプリンターによる製造ではこの金型代が不要となり、試作費用も大幅に削減できた。同社では材料コストを「製品重量(g)×1.2(パウダーが20%残る想定)×パウダー単価(同社の場合は1gあたり13円で計算)」という計算式で算出しており、これに電気代と人件費を加えて製品コストを管理している。

ただし、入江氏は生産数量によるコスト構造の違いも冷静に分析している。「数量が300個以上になった場合は射出成形の方がコストも抑えられます」。3Dプリンターによる製造は、多品種少量生産や頻繁な設計変更が求められる製品開発において真価を発揮する。車種ごとに異なる形状が求められるアフターパーツは、まさにこの特性に合致した製品カテゴリーといえる。

設計の自由度も大きなメリットとして挙げられる。樹脂を型で製造する場合は抜き勾配などの制約が生じるが、3Dプリンターではそうした制限から解放される。「一番大事なのは自由な設計で造形できること。型で製造すると抜けの問題もあっていろいろ制約が出てきてしまいますが、3Dプリンターだとそこから解放されて短期間で設計、試作、製造ができます」

顧客対応の面でも効果が表れている。従来は顧客から製品の改善要望を受けても、金型の修正や再製作に時間とコストがかかるため、迅速な対応が難しかった。3Dプリンターの導入により、設計に問題があった場合や顧客からの指摘にもすぐに対応できるようになった。ECサイトでの販売では顧客からのフィードバックが直接届くため、この対応スピードは顧客満足度に直結する重要な要素となっている。

 

量産品として販売する企業は業界でも稀

入江氏によると、アフターパーツ業界において3Dプリンターで造形した製品を量産品として顧客に販売している企業は、同業界ではほとんど見かけないという。多くの企業が3Dプリンターを試作用途にとどめている中、アクシスは量産工程にまで踏み込んで活用している点で先行している。

「量産品としてお客様に販売している企業はあまり見かけません。車のアフターパーツ業界の中では、3Dプリンターを量産に使っていることは、当社の強みになっていると思います」

この優位性を支えているのが、BRULEによるサポート体制である。導入時の材料選定に関するアドバイスから、Fuse Blastの不調が発生した際の対応まで、継続的なサポートを受けている。「十分満足しています。問題が起きることがゼロではないので、そのときの対応は電話すれば対応してもらえますし、安心感があります」と入江氏は評価する。

量産に3Dプリンターを活用する上での課題として入江氏が挙げるのは、後処理工程における人手の問題である。粉落としやブラスト処理など、造形後の工程には人の手がかかる。「そこから量産品に持っていくまでのプロセスの中で、どうしても人の手がかかるので、最初は流れを作るのに苦労しました」。現在は工程の標準化を進め、安定した量産体制を確立している。後処理も染色もすべて社内で完結させる体制を構築したことで、外注に依存しない機動的な生産が可能となった。

 

4台体制への増設を計画、業界のパイオニアを目指す

今後についてアクシスでは、Fuse 1+ 30Wをさらに増設する計画がある。

「更に増やしてフルに回していきたい。ここまでやってきているので、さらにこの業界でデータを使った商品開発でも、パイオニアとは言わないですけど、先行してうまくいければいいなと思っています」

入江氏は3Dプリンターの活用について、ECビジネスとの親和性の高さを強調する。「ECサイトの場合は本当にスピード感が勝負で、新しい車が出たときにそれに付随する商品をすぐ出せるか出せないかで決まってきます。そこは3Dプリンターがあると自分がやりたいことを達成できると思います」

アフターパーツ業界における3Dプリンター活用の可能性について、入江氏は「基本的に大きくは変わっていませんが、3Dプリンターの導入によって開発と生産のスピードが飛躍的に速くなると思います」と展望を語る。毎日の造形サイクルを回せるだけのヒット商品があれば、複数台導入のメリットは大きい。

金型レスで設計の自由度と開発スピードを両立し、精度と強度を兼ね備えたFuse 1+ 30Wは、アクシスのようなECを主軸とするアフターパーツメーカーにとって、競争力を支える重要な製造設備となっている。

 

会社情報

株式会社アクシス
〒179-0084 東京都練馬区氷川台3-7-6 メルヴェーユセイワ1階
代表取締役:入江秀行
TEL:03-6912-3406
FAX:03-6912-3407

使用機器

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イベント

TCT Japan[東京]への出展

1月28日(水)~30日(金)開催のTCT Japan [東京]に出展致します。


【展示会リンク】

TCT Japan [東京]

【場所】

会場:東京ビックサイト 南展示棟第3ホール

住所:〒135-0063 東京都江東区有明3丁目11−1

最寄り駅

・りんかい線:国際展示場駅(下車 徒歩約7分)

・ゆりかもめ:東京ビックサイト駅(下車 徒歩約3分)
 
アクセス

【ブース小間番号】

ブース 3S-G09

ブース案内図はこちらをクリック!


下記、実機を展示致します。

【出展プリンタ】

インダストリアル 3Dプリンター

・Bambu Lab 社 エントリー向けの4in1万能FFF3DプリンターH2Dシリーズ

・UltiMaker社 産業用の品質で更に造形精度とスーパーエンプラまで使用ができ、高い再現性を誇る「Factor 4」

・Formlabs社  美しい造形をより早く、様々な材料で造形出来る、産業用向け3Dプリンタ「Form 4L」

・Formlabs社  美しい造形をより早く、様々な材料で造形出来る、産業用向け3Dプリンタ「Form 4」

・Formlabs社  オフィスを工場に変える「Fuse1+」

・Desktop Metal社 オフィスフレンドリーな金属プリンター「Studio System 2」

・Figur社 金型レスの新しい板金加工システム、デジタルシートフォーミング「Figur G15」

【事前登録につきまして】

最新の3Dプリンタをご覧になりたい方、皆様のご来場を心よりお待ち申し上げております。

是非ご来場をお待ちしております。

※事前登録はこちら。

お越しいただけるのをお待ちしております!

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イベント

年末年始休業日のお知らせ

年末年始休業日のお知らせ

平素は格別のご高配を賜り、誠にありがとうございます。
Bruleでは誠に勝手ながら、年末年始休業日を下記のとおりとさせていただきます。

年末年始休業期間

2025年12月29日(月) ~ 2025年1月4日(日)

年末年始の休業に伴い当社からの出荷対応は以下の通りとなります。

年内の最終ご注文受付は2025年12月25日(木)14時まで、最終出荷日は2025年12月26日になります。
それ以降は1月5日より随時発送手配を進めさせていただきます。

ご不便をおかけいたしますが、何卒ご了承いただきますようお願い申し上げます。

※ウェブサイトからのお問い合わせにつきましても、2025年1月5日(月)以降回答をさせていただきます。

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3Dプリント ケーススタディ

ホタテの廃棄貝殻を使用した3Dプリンター素材で作られたベンチ「HOTABENCH(ホタベンチ)」が大阪万博にて展示されましたー甲子化学工業株式会社様

甲子化学工業株式会社と清水建設株式会社が開発したホタテの廃棄貝殻をベースに作られた建築用3Dプリンターで造形されたベンチ「HOTABENCH(ホタベンチ)」が大阪万博にて展示されました。
このプロジェクトの製品形状の検討等において、FormlabsのSLS方式3Dプリンター「Fuse1」が使用されました。
本記事では、甲子化学工業株式会社が開発した材料の秘密とその誕生秘話をご紹介します。

甲子化学工業株式会社について

1969年創業の甲子化学工業株式会社(大阪府大阪市)は、「ものづくりで社会課題を解決する」ことを使命に掲げるメーカーです。 プラスチック成形技術を基盤としながら、近年は特に廃棄物のアップサイクル(再資源化)に注力されています。 その代表的な取り組みが、廃棄ホタテ貝殻を主原料とした環境配慮型素材「SHELLTEC(シェルテック)」の開発と、それを用いたサステナブルなヘルメット「HOTAMET(ホタメット)」であり、国内外で大きな注目を集めています。

甲子化学工業株式会社様のホームページはこちらから

HOTABENCH(ホタベンチ)と革新的なサステナブル素材

甲子化学工業株式会社が次なる一手として、清水建設株式会社と共同で開発したのが「HOTABENCH(ホタテベンチ)」です。 これは、2025年開催の大阪・関西万博にも常設展示されていた、ホタテ貝殻の形状を模した印象的なデザインのベンチです。

このベンチは、建設用の大型3Dプリンターを用いて製造されており、その材料に大きな特徴があります。 ベンチ1台あたりに約40kgもの廃棄ホタテ貝殻が使用されており、これは従来工法(100%コンクリート)と比較して約300kgのCO2削減にも貢献します。 砂の代替としてホタテ貝殻を原料とする特殊なモルタル(繊維補強モルタル「ラクツム」)を活用することで、廃棄物に新たな命を吹き込みました。

出典:甲子化学工業株式会社「HOTABENCH」特設サイト

ベンチ開発にFormlabsのFuse1が使用されました。

「廃棄ホタテ貝殻」という天然由来の廃棄物を、安定した品質を持つ工業製品の「素材」へと昇華させるプロセスは、容易ではありません。 特に、3Dプリンターで使用する粉末材料として最適な配合(貝殻の比率、粒度、バインダーとの親和性など)を見つけ出すためには、膨大なパターンの試作と検証が必要です。

甲子化学工業は、この革新的なサステナブル素材(SHELLTEC及びその派生素材)を用いたベンチの開発プロセスにおいて、FormlabsのSLS方式3Dプリンター「Fuse」を活用されました。

Fuse(SLS方式)は、金型を必要とせず、粉末材料から直接、高精細な試作品や実用部品を造形できます。

甲子化学工業は、建設3Ⅾプリンターを造形するベンチ形状の検討において、Fuse1を活用することで、「試作→検証→改良」の開発サイクルを劇的に高速化することに成功しました。

Fuseによる迅速な形状の検証で得られた知見とノウハウが、今回の「ホタテベンチ」の開発にも活かされています。 Formlabsの技術は、革新的な素材を活用した製品開発の最前線においても、企業の挑戦を強力にサポートしています。