タングステンカーバイドも3Dプリントできる時代に — 超硬金属造形の最新ブレークスルー
ダイヤモンドに次ぐ硬さを持つ「タングステンカーバイド」。切削工具やドリルの刃先に欠かせないこの超硬合金を、ついに3Dプリントで造形できるようになりました。2026年2月に広島大学の研究チームが発表した「レーザー・ホットワイヤ照射法」は、これまで不可能とされてきた超硬金属のアディティブ・マニュファクチャリング（積層造形）を可能にする画期的な技術です。この記事では、新技術の仕組みと産業界への影響をわかりやすく解説します。
タングステンカーバイドとは？ — なぜ3Dプリントが難しかったのか
タングステンカーバイド（WC）は、非常に硬い炭化タングステンの粒子を、延性のあるコバルト（Co）という結合剤でつなぎ合わせた複合材料です。ビッカース硬度は1,400 HVを超え、サファイアやダイヤモンドのすぐ下に位置します。この圧倒的な硬さを生かして、金属加工用の切削工具、建設用ドリル、鉱山機械の摩耗部品などに広く使われてきました。
ところが、3Dプリントではこの硬さがいちばんの壁になっていました。レーザー粉末床溶融法などの従来の金属3Dプリント技術では、材料を完全に溶かす必要があります。タングステンカーバイドを高温で溶かすと、微細な炭化タングステン粒子が粗大化（グレイングロース）したり分解したりして、本来の硬さが失われてしまいます。加えて、冷えるときにクラック（ひび割れ）が入りやすく、実用レベルの製品を作るのは困難でした。
広島大学の新技術 — レーザー・ホットワイヤ照射法とは
2026年2月9日、広島大学大学院先進理工系科学研究科の丸本啓太助教らの研究チームが、この課題を乗り越える新しい方法を発表しました。共同研究には三菱マテリアル（株）も参加しています。
「レーザー・ホットワイヤ照射法」でいちばんのポイントは、材料を完全に溶かすのではなく「軟化」させるという発想の転換です。あらかじめ電気で加熱したWC-Coワイヤ（ロッド）にレーザーを当て、コバルトの融点以上で、かつ炭化タングステン粒子が粗大化しない温度域に保ちながら積層していきます。
研究チームは2種類のツールパス（積層経路）を検証しました。ロッド先行方式では材料が分解しやすかった一方、レーザー先行方式ではニッケル基合金の中間層と温度制御を組み合わせることで、欠陥のない緻密な造形体ができました。得られた造形体のビッカース硬度は1,400 HVを超えており、従来の焼結法で作った超硬合金と同等以上の性能です。
従来の粉末冶金法との違い — コスト削減と設計自由度
これまで、タングステンカーバイド製品は主に「粉末冶金法」で作られてきました。WC-Coの粉末を金型に入れ、高温・高圧で焼結する方法です。ただし、この工程には大きな制約があります。
まず、金型を使う以上、複雑な形状は作りにくく、設計の自由度が限られるのが難点です。焼結したブロックから製品の形を削り出すときには、大量の材料が切削屑として捨てられます。タングステンもコバルトもレアメタルなので、資源を有効に使うという点でも課題がありました。
新しい3Dプリント技術では必要な場所に必要な量だけ材料を積み重ねるので、材料のムダが大きく減り、従来の金型では作れなかった複雑な内部構造や自由曲面を持つ部品も造形できます。
産業応用の可能性 — マルチマテリアル時代の幕開け
この技術が実用化されれば、製造業が大きく変わる可能性があります。特に期待されているのが「マルチマテリアル造形」です。
たとえば、ドリルやカッターの刃先のように摩耗が激しい部分だけに超硬合金をプリントし、本体は強靭で軽い鋼材で作る「ハイブリッド工具」が実現できます。高価なタングステンカーバイドの使用量を最小限に抑えながら、工具の寿命を最大限に延ばすことが可能です。
摩耗した工具の刃先だけを3Dプリントで「補修」するリペア技術への応用も期待されています。今は刃先がすり減ったら工具全体を交換するのが一般的ですが、必要な部分にだけ超硬合金を積み直せば、コスト削減と資源の有効活用を両立できます。
研究成果は学術誌『International Journal of Refractory Metals and Hard Materials』（Volume 136, Article 107624）に掲載されました。印刷版は2026年4月号で発行される予定と発表されていました。
3Dプリント技術の進化が示す未来
今回の広島大学の成果を見ると、3Dプリント技術が「プラスチックの試作品を作る道具」から「最先端の金属材料を自在に扱う製造技術」へと進化していることが分かります。FDM（熱溶解積層法）方式の家庭用3Dプリンターで樹脂を造形していた段階から、チタン、アルミニウム合金、そしてついにはタングステンカーバイドという超硬金属まで、対応できる材料の幅は年々広がっています。
もちろん、今回の技術がすぐに一般向け3Dプリンターに搭載されるわけではありません。レーザー・ホットワイヤ方式には産業用の大型装置が必要で、研究段階から量産技術へ移るにはまだ時間がかかるでしょう。それでも、「3Dプリントでは作れない」と言われていた材料を一つずつ造形できるようになる流れは確実に続いています。今後の技術の進展に注目です。
よくある質問
タングステンカーバイドの3Dプリントは家庭用プリンターでもできますか？
現時点では不可能です。レーザー・ホットワイヤ照射法には産業用の高出力レーザー装置が必要で、家庭用のFDMやSLA方式のプリンターでは対応できません。ただし、将来技術が進歩すれば、小型化・低コスト化が進む可能性はあります。
従来の焼結法と比べて、3Dプリントされたタングステンカーバイドの品質は劣りますか？
広島大学の研究によれば、レーザー・ホットワイヤ法で造形した製品はビッカース硬度1,400 HV以上を達成しており、従来の焼結法と同等以上の硬さです。目に見える気孔や欠陥も確認されていません。
この技術はいつ頃実用化されますか？
研究段階から量産技術への移行には、通常数年かかるとされています。共同研究パートナーの三菱マテリアルが産業応用に向けた開発を進めていますが、具体的な実用化の時期は公表されていません。
タングステンカーバイド以外の超硬材料も3Dプリントできるようになりますか？
今回の「軟化させる」方法は、完全に溶かすのが難しいほかの超硬材料にも応用できる可能性があります。セラミック系複合材料や、ほかのサーメット（セラミックと金属の複合体）への展開も期待されています。
参考リンク
- Scientists just found a way to 3D print one of the hardest metals on Earth — ScienceDaily（2026年3月13日）
- Hiroshima University team uses hot-wire laser method to 3D print industrial-grade WC-Co — VoxelMatters
- 広島大学、ダイヤモンド並み硬度の「超硬合金」を3Dプリントすることに成功 — XenoSpectrum
- Researchers successfully 3D print one of industry's hardest engineering materials — TechXplore（2026年2月）
- 3D printing with one of the world's hardest Tungsten-based materials is now possible — Tom's Hardware
