株式会社NTTデータエンジニアリングシステムズ（本社：東京都大田区、代表取締役社長：木下 篤）は、国内オーディオメーカーであるファイナルオーディオデザイン事務所株式会社（以下：ファイナル）が2014年2月中旬に発売する、世界で初めて3Dプリンターによって製造されるチタン合金製筐体を用いたバランスドアーマチュア型イヤホン「final audio design LAB 01」^注1開発の技術協力を行いました。

本イヤホンは、NTTデータエンジニアリングシステムズのノウハウ、造形技術を生かすことで、世界初となるチタン合金製筺体の量産化を可能とし、かつ従来工法では不可能であった完全一体型形状を実現しているのが特長です。

背景

3Dプリンターは、今までの技術では作成できなかった立体形状を金属やプラスチックを用いて自由に作成できることから、さまざまな分野で活用が広がっています。 一方、量産品製造分野においてはコストや精度、面粗度の点で従来工法と比較し遅れを取ることから、3Dプリンターの活用が進んでいませんでした。

ファイナルは、3Dプリンターでしか作成できない複雑な形状を同社イヤホンに採用するため、3Dプリンターの弱点であった、精度と表面処理の品質を金型や切削加工等を用いた従来製法と同等以上に向上させるプロジェクトに取り組んできました。

NTTデータエンジニアリングシステムは、17年前から3Dプリンターの技術開発やノウハウ構築に取り組んできた実績から、ファイナルの同プロジェクトに参画し、サポート構造体^注2の最適化、精度を向上させる「造形法」の提案や表面処理品質を向上させるレーザー照射パラメーターを開発し提供をしてきました。

これにより従来製法では製造不可能であった、チタン合金製完全一体型形状の筐体を持つイヤホンの世界初の量産化につながりました。

技術協力の概要

今回、NTTデータエンジニアリングシステムズは、3Dプリンターによるチタン合金製筐体のイヤホン製品化において、以下の技術協力を行いました。

1. 造形方案^注3の検証と提案
   完全一体型のイヤホンの筺体の量産化を可能とする最適な造形方案の検証、提案
   • サポート構造体の除去を容易かつ造形リスクを低減させるためのサポート構造の設計及びレーザー照射パラメーターの開発
   • 精度、造形安定性を重視した３次元的造形姿勢、部品配置の造形方案作成
2. 製造品質向上の提案
   3Dプリンターによる造形段階から、出来るだけ表面が平滑になるよう、表面品質の向上を実現したレーザー照射パラメーターを開発し技術提供をしました。
   又、ステンレスとチタン合金での検証を行い、イヤホン形状では表面の粗さを示す面粗度に優れるチタン合金を提案し、パラメーター開発と併せて、従来と比べ最大50％の面粗度改善を達成しました。
3. 金属造形品の鏡面化
   高級感を出すために不可欠な金属造形品の鏡面化については、レーザー照射パラメーターの開発だけでは補いきれない部分もあり、より高い鏡面性を実現するため、プロポックス株式会社と共同で、金属積層造形物^注4へ最適化した鏡面化ポストプロセス^注5を構築しました。
4. 設計支援
   3Dプリンターを用いて金属製品を量産化する場合、設計者が造形プロセスについての知識を十分理解をしている必要があります。そこで、ファイナルの設計者が今後の新製品開発に生かせるよう、以下の支援を行いました。

設計者への教育並びに金属造形に最適化した設計への変更支援

1. 設計者への教育について 造形基本原理、金属積層造形技術の基本設計ルールについてのノウハウの提供
2. 金属造型に最適化した設計への変更支援について サポート構造体の最小化、面粗度の向上に繋がる設計の提案及び後加工を考慮した支援

今後について

今回の開発では、金属積層造形品の"量産品に求められる精度と表面処理の解決"をテーマに取り組みましたが、今後はより一歩踏み込んで、3Dプリンターの特徴である設計の自由度を活かして、3Dプリンターならではの"機能形状"（形状だけでなく機能も同時にプリントする）を追求し、イヤホンの最大価値である音質の向上に繋がるアプリケーション開発へと発展させ、技術協力を続けていきます。

今後、NTTデータエンジニアリングシステムでは、今回の技術協力を"アプリケーション開発サービス"として位置づけ、製造業界向けに提供し、AM（Additive Manufacturing）^注6の更なる普及へ努めて参ります。