3Dプリンティングと持続可能性：サプライチェーンエンジニアが積層造形に期待を寄せる理由

2026年8月6日 | 読了時間：6分

あらゆる業界において、製造業者はカーボンフットプリントの削減というかつてないプレッシャーに直面しています。規制当局は排出量報告のルールを厳格化しており、投資家はESG指標を精査し、顧客も測定可能なサステナビリティの実績を示せるサプライヤーをますます好むようになっています。
 
本ガイドでは、持続可能な3Dプリンティングが特に優れている点、依然として課題が残る分野、そして製造業者が積層造形（AM）を本格的に導入する前に知っておくべきことを詳しく解説します。材料の無駄削減から地域密着型の生産の活用に至るまで、本記事では、AMを単なる可能性から測定可能な成果へと変えるための実践的な手順を概説します。

持続可能性、カーボンフットプリント、そして効率性

サステナビリティは、数ある考慮事項の一つから、競争力の中心的な柱へとその位置づけが変わりました。その主な理由の一つは、効率性とサステナビリティの関連性にあります。エネルギー消費が少なく、廃棄物の発生も少ないプロセスは、環境への影響を軽減するだけでなく、効率性を高め、ひいては製造業者のコスト削減にもつながります。

生産技術を評価するエンジニアにとって、AMは測定可能な効率性と持続可能性の向上を実現できる点で際立っています。金属AMに関する最近のライフサイクルアセスメントでは、航空宇宙および産業機械の事例研究において、AMが従来の製造方法と比較して環境負荷を60％以上削減したことが明らかになりました。これは主に、材料の廃棄量を削減したことによるものです。
 
EOSは、ネットゼロに向けた進捗状況を追跡する、検証済みのサイエンス・ベース・ターゲットを通じて、気候保護と炭素削減への取り組みを正式に表明しました。EOSでは、すべてのスコープについて、また短期およびネットゼロの削減目標の両方について、2022年を基準年とするサイエンス・ベース・ターゲットを設定しています。それらは以下の通りです：

1. 2030年までに、スコープ1および2のCO2e 排出量を42％絶対削減する。
2. 2030年までに、スコープ3のCO2e 排出量を絶対値で25％削減する。
3. 2040年までに、スコープ1および2のCO2e 排出量を絶対値で90％削減する。
4. 2045年までに、スコープ3のCO2e 排出量を絶対値で90％削減する。

GHGプロトコルに準拠した炭素会計を採用している企業は、スコープ1、2、3の排出量について完全な透明性を求めるEUの「企業の持続可能性報告指令」などの規制への準拠をより容易に行うことができます。これは、環境パフォーマンスの継続的な改善を体系化したISO 14001規格の認証を取得している、ドイツのEOS環境マネジメントシステムによって支えられています。

さらに、研究によってこの経済的なメリットが実証されています。マサチューセッツ工科大学（MIT）の修士論文では、AMと射出成形を比較した結果、スポーツ用品を事例としてAMを活用することで、部品1個あたりの環境負荷を75％削減できたことが明らかになりました。

持続可能な3Dプリンティングの恩恵を受ける業界はどこか？

3Dプリンティングがもたらす環境上のメリットは、すでにさまざまな分野の組織が持続可能性の水準を高める一助となっています。その例としては、次のようなものがあります：

• 航空宇宙：エンジニアたちは3Dプリンティングを活用して、航空機の重量を大幅に軽減する軽量なバイオニック構造体を製造しています。これにより、燃料消費量が削減され、航空機のライフサイクル全体を通じてカーボンフットプリントの低減につながります。燃料消費量の削減と効率の向上は、コストに直接的な影響を与えるほか、積載量にも好影響を及ぼす可能性があります。
• 医療：患者ごとにカスタマイズされたインプラントや義肢をオンデマンドで製造することで、医療業界は、従来の大量生産や大量の在庫に伴う材料の無駄やエネルギーコストを削減できます。さらに、こうした患者ごとにカスタマイズされたインプラントや装具は、患者の状況を大幅に改善します。
• 自動車：メーカー各社は、積層造形技術を活用して複数の部品を1つの軽量部品に統合することで、原材料の無駄を最小限に抑え、電気自動車のエネルギー効率を向上させています。軽量部品を使用し、その点数を減らすことで、生産コストを削減し、燃料費の節約にもつながります。
• 消費財：アイウェアやフットウェア分野の各ブランドは、3Dプリンティングを導入して「在庫ゼロ」モデルを実現し、過剰生産や売れ残りの廃棄による環境への悪影響を防止しています。過剰在庫をなくすことでコストを削減できるほか、商品のカスタマイズによりユーザー体験も向上します。
• エネルギー：エネルギー業界では、3Dプリンティングを活用して、ガス 터ビンや風力タービン向けの最適化された部品を製造し、エネルギー効率を最大化しています。エネルギー分野において、効率はすなわち利益に直結するのです。

積層造形がサプライチェーンのカーボン問題にどう取り組むか

部品、原材料、金型を大陸間で輸送することは、従来の製造プロセスにおいて最も二酸化炭素排出量の多い要素の一つです。査読済みの研究によると、AM（アディティブ・マニュファクチャリング）を導入することで、部品を必要な場所と必要なタイミングで正確に造形できるため、輸送や倉庫保管に関連するコストを大幅に削減できるだけでなく、それに伴う廃棄物も削減できることが示されています。

分散型製造が、より広範なESG目標とどのように連携しているかについてさらに詳しく知りたい方は、当社の最新の「EOSサステナビリティレポート」をご覧ください。このレポートでは、グローバルなサプライチェーン全体において、地域密着型の生産、デジタル在庫管理、循環型資材フローを定着させるために、当社およびお客様が実践している具体的な取り組みについて概説しています。

そのメリットをさらに具体的に説明するために、眼鏡の製造を例に挙げてみましょう。 EOSの3Dプリンティング技術により、顧客の個別の顔スキャンデータに基づいてフレームをカスタマイズすることで、優れたフィット感を実現する、高度にパーソナライズされたオーダーメイドの眼鏡を現地で生産することが可能になります。この技術により、従来の素材に比べて30％軽量かつ耐久性に優れたフレームを製造できるほか、複雑で美しい格子構造の実現も可能になります。さらに、AM（アディティブ・マニュファクチャリング）は、市場投入までの時間を大幅に短縮し、過剰生産を最小限に抑え、カスタムデザインのコスト効率の高い生産を可能にすることで、持続可能性と業務効率の向上に貢献します。

積層造形のサステナビリティ・プロファイル：メリットと課題

現地生産に加え、AMのもう一つの利点は、構造上必要な箇所にのみ材料を積層することで、高精度な形状を作り出せる点にあります。AMは資源の利用を効率化することができます。ニアネットシェイプの部品を製造することで、AMは材料の消費量と廃棄物を削減し、そのメリットは製品のライフサイクル全体に波及します。

 
こうしたメリットの広範さを理解するために、持続可能な3Dプリンティングが従来の製造方法を上回るケースが多い以下の分野について考えてみましょう。

• 複雑なアセンブリを単一の成形部品に統合することで、軽量化が図られ、運用時の燃料効率やエネルギー効率が向上します。
• デジタル在庫管理により、オンデマンド生産が可能となり、過剰な材料在庫や陳腐化した予備部品の無駄を削減できます。
• リサイクル素材の使用や、未焼結の粉末原料の再利用により、循環型で持続可能な物質の流れを促進する。

しかし、こうした利点には考慮すべき点もあります。同等の部品について、1キログラムあたりのエネルギー消費量を比較すると、粉末床溶融法は機械加工よりも多くのエネルギーを消費することが多く、また、粉末の製造に必要なエネルギーや資源は、プラスチック顆粒やペレット、あるいは金属シートや塊状金属の製造よりも多くなります。真のメリットは、多くの場合、製造段階での排出量を相殺できるほどの性能向上を図るために、部品を再設計できるかどうかにかかっています。 エネルギーの調達から部品の使用、そして使用済み後の処理に至るまでのライフサイクル全体を考慮した考え方は、正確なサステナビリティ評価を行う上で不可欠です。

エンジニアが、賢明な設計、効率的な運用、そして責任ある材料使用を組み合わせたとき、AMのサステナビリティ面での強みは最大限に発揮されます。これらの要素が調和したとき、AMは単なるプロトタイピングツールから、低炭素で資源効率の高い生産の礎へと変貌を遂げるのです。

3Dプリンティングの運用が実際にどれほど持続可能であるかを決定づける要因とは

「クレードル・トゥ・ゲート」の観点から見ると、AM（アディティブ・マニュファクチャリング）に起因する排出量への最大の影響は、使用される材料に起因しています。バージン粉末から、循環型で環境負荷の低い原料に切り替えることで、排出量を2桁の割合で削減することが可能です。 例えば、当社のアルミニウム「AlSi10Mg」は現在、100％リサイクル素材を使用しており、従来の配合と比較してCO₂排出量を83％削減しています。このことは、適切な3Dプリント材料を選択することで、環境への影響とコスト効率の両方を劇的に改善できることを示しています。

炭素排出量を削減したポリマー材料もその一例です。炭素排出量を削減したPA12原料ポリマー粉末を使用することは、排出削減を実現するもう一つの手法となります。PA 2200 CarbonReducedに加え、EOSは最近、PA 2201およびPA 3200 GFの原料をすべて炭素排出量を削減した素材に切り替え、カーボンフットプリントを30%以上削減しました。 ヒマシ油を原料とするバイオベースのポリアミド11粉末は、従来のグレードと比較してカーボンフットプリントが極めて低くなっています。環境フットプリントをさらに低減し、生産に伴うすべての排出量を相殺するための明確な道筋と相まって、この材料はISO 14068-1に準拠した気候中立製品として提供されています。

プロセスにおける材料効率と運用規律は、どちらも同様に重要です。 焼結チャンバーの慎重な充填から、堅牢な粉末リサイクル手順に至るまで、日々の判断が、AMが持続可能な製造におけるその潜在能力を最大限に発揮できるかどうかを左右します。当社のRFS Proろ過システムの概要でも述べている通り、このシステムは再利用可能な粉末成分を高効率で分離・回収し、50%～95%の回収率を実現するとともに、1台あたり年間最大30トンのCO₂排出量を削減することで、コスト削減とカーボン削減の両方に貢献します。

また、3Dプリントの工程に電力を供給するエネルギー源についても検討する価値があります。再生可能エネルギーを電源とする施設は、化石燃料を電源とする施設に比べて常に大幅な優位性を示しており、エネルギー源の選定は、生産段階における炭素排出量を削減する上で重要な要素となります。再生可能エネルギーが豊富な地域を選定することは、生産段階の排出量を削減し、持続可能な製造の利点を最大限に享受するための決定的な要因となり得ます。

未来：3Dプリンティングと持続可能性の交差点

バイオベースや、リサイクル素材由来のその他の低炭素ポリマーおよび金属粉末は、持続可能な素材がニッチな存在ではなく、当たり前となる未来を予見させています。こうした選択肢が成熟するにつれ、エンジニアたちは、航空宇宙や自動車分野で求められる厳しい仕様を満たしつつ、用途に応じた性能を実現しながら、埋め込み炭素量を劇的に削減できるようになるでしょう。

同様に重要なのは、デジタル在庫戦略によって、物流の階層全体を排除できる見込みがあることです。 安全な部品ライブラリと、地理的に分散した認定済み3Dプリンター群を組み合わせることで、製造業者は数時間以内にオンデマンドで認定済みの予備部品をプリントできるようになります。

材料の循環を完結させることも鍵となります。VIRTUCYCLE®プログラムは、使用済みポリマー粉末を廃棄から転用し、高性能な顆粒へと変換します。このプロセスにより、リサイクル1キログラムあたり最大7キログラムのCO₂を削減でき、循環型経済の原則が産業規模で拡大可能であることを示す具体的な証拠となっています。
 
AM（アディティブ・マニュファクチャリング）が成熟し続けるにつれ、イノベーションと責任の境界線は曖昧になりつつあります。サプライチェーンエンジニアにとって、そのメッセージは明確です。すなわち、将来最も競争力を持つ工場とは、最先端の3Dプリンティング技術と、妥協のない持続可能性基準を融合させ、それによって貴重な効率向上を実現する工場であるということです。

持続可能な製造に向けた次のステップを踏み出しましょう

資材の無駄を削減し、物流に伴う排出量を低減し、厳しい気候目標を達成することは、もはや遠い将来の目標ではなく、今日のエンジニアリングにおける必須課題となっています。産業用3Dプリンティング技術が、業務効率とサステナビリティ戦略の両方をどのように推進できるかをご確認になりたい場合は、ぜひ弊社にご相談ください。

弊社のAM専門家にご相談いただき、データに基づいたアプローチを通じて、カーボンフットプリントの削減、部品の軽量化、そしてより強靭なサプライチェーンの実現に向けた道筋を共に描きましょう。

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