研究開発された技術紹介

コンテンツ系クールジャパンの一角を担うフィギュアの製造型に関する研究であり、従来トライ＆エラーで行われてきた原型製作を3D-CGデータ化し、従来の鋳物金型を3Dプリンタによる樹脂成形型へ変更する。これにより、製作期間の大幅な短縮(1年→6ヶ月)、商品の再現性向上、型製造の国内回帰、小ロット生産が可能となる。樹脂型を用いた製造は困難な点が多く、このような取り組みは世界で初めてである。

・X線CTにより取得した原型輪郭と、光造形樹脂製成形型を用いた射出成形により作製した成形品の輪郭をX線CTにより取得し、原型データと形状比較を行った。その結果形状の再現性が難しいパーツを射出成形可能なモデルデータを開発した。
・DLP方式に対応した光硬化性樹脂に、塩化ビニル樹脂の射出成形に耐えられる物性を持たせた。
・塩化ビニル樹脂の射出成形に耐えられる物性を持ち、成形物であるフィギュア外観として、大幅な後加工なしで使える平滑性を持つ。

・自由曲面形状を持つフィギュアの射出成形可能なモデルデータの開発
‐射出成形により、原型とほぼ同じ形状の成形品を得ることができた。
-成形品に現れるパーティングラインなどの粗さや凹凸、うねりについてはワンショット顕微鏡ならびに接触式粗さ計を用いることで数値評価を可能とした。
・DLP方式での光造形による樹脂型の開発
-DLP方式の光源(405nmUV-LED)に対する光感度が高く、低剛性・じん性のある新規光硬化性樹脂を開発した。
-流動解析の3次元金型冷却解析システムにより型の放熱性評価のシミュレーションを可能とした。
-シミュレーション結果の妥当性を評価できる成形型の温度を計測できるシステムを確立した。

射出成形に耐えられる成形型について、光硬化性樹脂組成物として特許化検討中。

研究成果を用いて、自由曲面形状を持つフィギュアの射出成形可能なモデルデータが得られる。
その結果以下のシーンで利用できる。
・製作期間の大幅な短縮
・商品の再現性の確保(原型の3D-CADデータ化)、原作者の満足度(芸術的視点)向上
・製作期間短縮と簡易成形型の積極的採用、3D-CADデータ化によるモデルデータ製作と成形型への応用
・製作のデータの手戻りを削減することによる成形型製作コストの低減

既存の取引会社に、国内生産の納期の優位性(マーケットに対して戦略的な商品投入)を説明している。
国内に成形工場を持っているフィギュアメーカーに対して、原型データ制作から金型まで一貫生産の体制を構築し提供する。

本事業を実施すると以下の流れでフィギュア製造が可能となる。
1.国内で手造形による原型と3D-CGデータ、3D-CADデータにて、アニメ版権元で原型監修
2.3D-CGデータにより、髪パーツの成形型を、3D-CADデータにより面相・首下パーツの機械加工型を日本で製造。
3.中国の成形工場での場合、型が成形工場へ渡り、その後の成形・塗装工程へ。日本の成形工場での場合、型を国内で移動し、その後の成形・塗装工程へ。
以上から、フィギュアメーカーは大きなメリットを得られる。

国内に成形工場を持っているフィギュアメーカーに対して、原型データ制作から金型まで一貫生産の体制を構築し提供する。特に機能を重要視する工業金型・成形工場に対して、意匠を重要視する商品特性を理解させつつ、金型・成形工場の持つ高い工業製品成形技術を応用した連携・開発体制を組む。
2022年度はサンプル出荷および追加研究。24年度には製品販売開始し、26年度で売上高4億2千万円を見込む。

新規に開発したDLP方式の光源(405nm UV-LED)に対する光感度が高く、低剛性・じん性のある光硬化性樹脂にCNFを添加することで、強度の向上が認められたものの、当初掲げた光硬化性樹脂の高度化目標物性値には及ぶことができなかった。粘度上昇を引き起こさない程度のCNFの添加量の増加や他のフィラー(ナノシリカを想定)とのハイブリッドを検討する。
髪パーツの肉厚部の冷却効果が低く、成形品の冷却が十分でなく型から取り出すことができなかった。また、樹脂型の材料である光硬化性樹脂の熱伝導率を現在の0.3W/m･K程度から1.0W/m･Kまで引き上げることができれば、冷却効果が増すことがシミュレーションからわかっている。光硬化性樹脂の熱伝導率を向上させる材料処方の検討が必要とされる。