ラピッドプロトタイピングを極める：MJF 3Dプリント完全ガイド

製品開発と製造が猛スピードで進化する現在、機能試作を素早く作れるかどうかは“強み”ではなく“必須条件”です。数ある3Dプリンティング技術の中でも、Multi Jet Fusion（MJF）は革新の旗印として登場しました。HPが開発したMJFは、機能試作における速度・効率・ディテールの水準を一段引き上げ、アディティブマニュファクチャリング領域に飛躍をもたらしています。

MJFは、インクジェットアレイと熱エネルギーを融合させた独自の層形成プロセスにより、精密かつ機械的に強靭な部品を造形します。従来の試作では長納期・高コストになりがちでしたが、MJFなら設計者・エンジニアは短サイクルで反復試作し、開発初期から機能検証を進め、市場投入までの時間を大きく短縮できます。

Multi Jet Fusion（MJF）技術をひも解く

多様なアディティブ製造の中で、MJFは機能試作の「設計→造形→評価」の在り方を刷新しました。HPのインクジェット技術を基盤に、インクジェットの精密性と熱焼結の強度を両立。ここでは開発背景、主要コンポーネント、そしてMJFの基本プロセスを概説します。

定義と開発の歩み

MJFは、ナイロンなどの微細粉末をベース材料に用いる先進3Dプリンティング技術です。インクジェットアレイが「フューズ剤」と「ディテール剤」を粉末層に選択的に塗布し、その後の熱エネルギーで粉末同士を融合（焼結）させて固体層を形成。このシーケンスを繰り返し、最終形状を造形します。HPが長年培ったインクジェット研究を活かし、ラピッドプロトタイピングと量産レベルの生産性のギャップを埋めるべく誕生しました。

MJFを構成する主要要素

• インクジェットアレイ：心臓部。フューズ剤とディテール剤を粉末床に高精度で塗布し、形状・輪郭を規定します。

• ディテール剤：輪郭周辺に塗布してフューズ剤の広がりを制御し、シャープなエッジと良好な表面を実現します。

• フューズ剤：モデル断面に相当する領域へ塗布。熱を効率よく吸収して粉末の融合を促します。

• 熱源：一般に赤外線。粉末床全体に均一な熱を与え、フューズ剤の働きを活性化して焼結を進行させます（粉末を全面溶融させないのがポイント）。

MJFプリントの流れ（概要）

1. 準備：ビルドチャンバーに粉末を敷き、材料の融点直下まで予熱します。

2. 塗布と焼結：インクジェットアレイがフューズ剤とディテール剤を塗布。直後に熱源が走査して、フューズ剤のある領域のみ粉末を融合させます。

3. 積層：プラットフォームを下降→新たな粉末層を敷設→塗布→焼結を繰り返し、完成まで積層します。

4. 冷却・取り出し：ビルド全体を冷却後、粉末床から部品を取り出し、未使用粉末を除去・回収（多くはリサイクル可能）。

MJFはこう動く——技術プロセス

工程を段階的に解説

1) 準備・スライス：CADで作成した3Dモデルを薄い水平層へスライスし、造形命令に変換します。

2) 粉末敷設：PA12などの微粉末を均一厚でプラットフォーム上に展開します。

3) 薬剤塗布：インクジェットアレイが、造形領域へフューズ剤、輪郭部へディテール剤を選択的に塗布します。

4) 熱走査・融合：赤外線ランプが粉末床を走査。フューズ剤部のみが効率的に加熱され、粉末が融合して層を形成。ディテール剤は輪郭の過焼結を抑え、エッジを鮮明に保ちます。

5) 積層形成：層完成ごとにプラットフォームをわずかに下降し、新層に同工程を繰り返して立体形状を構築します。

6) 冷却・後処理：チャンバー全体を冷却後、部品を掘り出し、未焼結粉末を除去（再利用可）。用途に応じて染色・封孔・表面仕上げ等を行います。

MJFが“ラピッド”を加速させる理由

MJFは特にラピッドプロトタイピングで真価を発揮します。高速造形、微細表現、そして試験に耐える機械特性を同時に満たし、自動車や医療機器など幅広い領域で採用が進んでいます。

高速性：試作サイクルを一気に短縮

従来の試作が数週間〜数ヶ月に及ぶのに対し、MJFは数時間〜数日単位。ビルド面全域へ一括塗布・一括加熱できるため、1ビルドで多数個を素早く造形し、設計反復と機能検証を加速します。

高精細：ディテールと表面品質

ディテール剤の効果で輪郭がシャープ。微細形状や滑らかな面が必要な試作に適し、最終品に近い外観と寸法での機能評価が可能になります。

強度・耐久：実運用に耐える機能試作

熱融合プロセスにより、MJF部品は高い機械特性（強度・耐久・耐熱）を発揮。風洞試験や耐久テスト、装着評価など、実使用条件に近い環境での検証に耐えます。

材料バリエーション：要件に合わせて選ぶ

最も汎用的なのはPA（ナイロン）12。強度・靭性・寸法安定のバランスが良好です。弾性が必要ならTPU、高剛性や耐熱が必要ならガラス繊維強化PA（PA-GF）など、用途に応じて選定できます。

MJFで使える代表材料と特長

主要材料の概要

• PA12：強度・耐久・柔軟性のバランスに優れ、機能試作〜最終用途まで幅広く対応。

• PA11：再生可能資源由来。PA12よりやや柔軟で、耐衝撃や伸びに優れる環境配慮型材料。

• TPU：ゴム弾性と熱可塑加工性を両立。フレキシブルヒンジ、パッキン、緩衝部品などに最適。

• PA-GF：ガラス繊維で強化し、高剛性・耐熱を実現。高温域や荷重のかかる部品に好適。

材料特性の使い分け

PA12/PA11は汎用性が高く、TPUは弾性・耐衝撃に特化、PA-GFは高剛性・高温用途に有利。要件（強度・柔軟・耐熱・外観）に応じて最適化します。

材料イノベーションの進展

導電・難燃・鮮色化など、MJF対応材料は拡充が続いています。今後はより専門的な要件（例：電磁特性、カラー一貫性）にも対応範囲が広がります。

MJFがもたらすインパクト——試作からその先へ

ケーススタディ

• 自動車：ダクトやエンジン周辺の複雑部品を短納期で試作。開発サイクルを週単位から日単位へ短縮。

• 航空宇宙：軽量・高強度部品をPA-GF等で試作し、早期に実環境での性能検証を実施。

• 医療：生体適合系での迅速なカスタムツールや患者別モデルの造形により、治療の質を向上。

• コンシューマ：ウェアラブルやフットウェアでパーソナライズ試作→市場反応に敏捷対応。

市場投入の加速

MJFは「すぐ試す→すぐ直す」を現実に。実機能レベルの試作が即座に評価・改良へつながり、量産設計の確度を高めながら上市を前倒しできます。

将来展望

材料・装置・ソフトの進化により、MJFはプロトタイプを超えた少量〜中量の本生産にも拡大。オンデマンド・カスタム生産の中核技術として存在感を強めます。

MJF導入を成功させるために

導入検討の観点

• 技術適合性：形状複雑度、材料要件、数量レンジがMJFと合致するか評価。

• 人材育成：DfAM設計・装置運用・後処理までを内製できるようトレーニングを整備。

• コスト検証：材料ロス低減、在庫圧縮、短納期化による価値を投資と比較検討。

他方式との比較

• FDM vs. MJF：FDMは簡便・低コスト。MJFは部品品質・速度・材料対応で優れ、機能試作〜最終用途に強い。

• SLA vs. MJF：SLAは外観・微細性に優れるが、機械特性はMJFが上。耐久・強度が要る試作はMJFが適切。

• SLS vs. MJF：特性は近いが、MJFは一般にビルドスピードとスループットで優位なケースが多い。

MJF最適化の実務Tips

• DfAM徹底：内部流路・格子・一体化など、AMならではの設計自由度を積極活用。

• 材料選定：機械特性・耐熱・外観要件からPA12/PA11/TPU/PA-GFを適材適所で使い分け。

• 後処理設計：染色・封孔・表面仕上げが前提の案件では、設計段階から工程を織り込みます。

What We Can Do In 3D Printing

MJFは、スピード・精��������������・材料多様性を兼備し、ラピッドプロトタイピングを次の段階へ押し上げました。オンデマンド生産や高度カスタマイズにも道を開きます。NewayはMJFをはじめ各AM方式をシームレスに連携し、用途に最適な解を一括提供します。

Selective Laser Melting（SLM）サービス： ニッケル・コバルト・ステンレス系超合金の迅速試作と生産。

Fused Deposition Modeling（FDM）サービス： プロトタイプ／機能部品、治具・固定具、低コストモデル。

Stereolithography（SLA）サービス： 高精細モデル、歯科・医療用途、ジュエリー・アート。

Selective Laser Sintering（SLS）サービス： 複雑形状、最終用途部品、スナップフィット部品。

Multi Jet Fusion（MJF）サービス： 機能試作・実用品、複雑アセンブリ、高スループット生産。

Direct Metal Laser Sintering（DMLS）サービス： 航空宇宙・自動車部品、医療インプラント・ツール、熱交換器・カスタム工具。