近年、複雑な形状や独自の製品を開発するために、3Dプリンターの購入を検討しているという方や企業が増加しています。
しかし、3Dプリンターの技術は変化を続けており、専門的な知識も必要なため選び方がわからないという方も多いと思います。
この記事では、3Dプリンターの基礎知識から造形に使われる素材や造形の流れなど、購入する前に知っておくべき情報をまとめていきます。
また、3Dプリンターを選ぶ際に失敗しないためのポイントも解説していきますので、検討中の方は、ぜひ参考にしてみてください。
1. 3Dプリンターの基礎知識
まずは、3Dプリンターについて、最低限知っておきたい基礎知識をまとめていきます。
・3Dプリンターとは
3Dプリンターは、デジタルデータから立体的なものを造形する技術であり、樹脂や金属などの素材を利用するのが一般的です。
この技術は、下から上へ層を重ね、つくりたいものを作ることができます。
一般的なプリンターとは異なり、3Dプリンターはデザインを紙に印刷するのではなく、物理的に複雑な部品や製品を造形できることが特徴です。
・3Dプリンターの機能と用途
前述したように、3Dプリンターは、樹脂や金属などを使った立体的な製品や部品を作ることができる装置です。
これまでの加工方法では実現が難しかった複雑な部品を作れることから、試作品の作製や小規模な生産、特殊なモデルの作製など、さまざまな用途で利用されるようになりました。
また、家庭用、商業用、工業用などさまざまな目的と業界でも活用されています。
2. 業務用と家庭用3Dプリンターの違い
続いて、業務用と家庭用3Dプリンターの違いにはどのようなものがあるのかを確認していきましょう。
業務用の3Dプリンターは、大規模な製造業や工業用で使われることが多いため、サイズが大きく高品質な製品を短時間で生産できる装置が一般的です。
耐久性が高く信頼性も高いなど、多くのメリットがあります。
一方、家庭用3Dプリンターは、小型の装置で価格も安いことが一般的です。
小規模な造形物や家庭用に適しているため、個人でも簡単に使用できることが特徴です。
また、家庭で手軽に3Dプリントを使えることで、趣味や仕事に活かすことができるでしょう。
ただ、大きいサイズや複雑な形状が難しい場合があるほか、利用できない素材もあるため事前に確認しておく必要があります。
3. 樹脂3Dプリンターと金属3Dプリンターの違い
続いて、混同しやすい樹脂3Dプリンターと金属3Dプリンターの違いを解説していきます。
樹脂3Dプリンターと金属3Dプリンターの最も大きな違いは、利用する素材と造形方式が異なることです。
樹脂3Dプリンターは、プラスチックや樹脂などの柔らかい材料を造形できます。
低コストで手軽に製品を作りやすいため、家庭や学校などの個人や小規模な利用にも適しています。
一方で、金属3Dプリンターは、銅やアルミニウム、ステンレスなどの金属を使って造形物を作製できます。
そのため、金属3Dプリンターは高精度で、強度の高い造形が可能です。
金属を使って造形する過程では、金属を高温で溶かしていく手法が多いため、業務用として本格的な装置が使われるのが一般的です。
以上、3Dプリンターと金属3Dプリンターの違いを解説しました。用途や予算などに合った3Dプリンターを選ぶことが大切です。
4. 3Dプリンターでできること
3Dプリンターは、家庭から工業用に至るまで、多くの用途で使用されていることがわかりました。
ここからは3Dプリンターで具体的にどのようなことができるのかを解説していきます。
・試作品の製作
3Dプリンターは、新しいデザインや製品の開発時に、試作品の製作が可能です。
新商品の開発やデザインにおいて、実際の製品と同じような小さなモデルを作ることで、デザインや形状などを確認できます。
試作品をもとにしたアイデア出しや営業を行うことで、効率的に商品開発を進められるでしょう。
・工業用部品の製作
3Dプリンターを使用することで、小ロット生産や部品の修理などに利用する部品を製作することが可能です。
これにより、大量生産する必要のない少数の部品を簡単に製作できます。
・レプリカの製作
3Dプリンターと3Dスキャナーを組み合わせることで、実際に存在する物をスキャンしてデジタルデータに変換し、データをもとに再現することが可能です。これにより、大型製品や古い玩具などのレプリカを製作できます。
5. 3Dプリンターで使われる素材・材料
3Dプリンターは、同じ素材や材料で作られているわけではないため、作りたい製品の特徴に合わせて素材を選択する必要があります。
以下では、樹脂と金属に分けて主に使われる素材と特徴を解説していきます。
・樹脂3Dプリンターで使われる素材と特徴
樹脂3Dプリンターで使われる主な素材と特徴は以下の通りです。
① ABS（Acrylonitrile Butadiene Styrene）：
・合成樹脂
・強度が高い
・耐熱性、柔軟性がある
② PLA樹脂（Polylactic Acid）：
・植物由来の合成樹脂
・環境に優しい
・簡単な加工、安定した造形ができる
③ PEEK（Polyether Ether Ketone）：
・耐熱性と耐久性が高い
・高温に強い
④ PET（PolyethyleneTerephthalate）：
・熱可塑性樹脂
・透明性が高い
・耐衝撃性と耐久性が高い
⑤ ナイロン：
・対摩擦性が高い
・耐衝撃性が高い
⑥ 石膏：
・造形後の塗装がしやすい
・耐衝撃性は低い
上記で紹介した以外にも、混合材などの素材もあります。
使用する3Dプリンターによっても使える素材や相性が異なるため、目的に合った素材を選びましょう。
・金属3Dプリンターで使われる素材と特徴
続いて、金属3Dプリンターで使われる主な素材と特徴は以下の通りです。
① ステンレス鋼：
・耐食性、抗菌性が高い
② チタン：
・強度が高く軽量
・錆びにくい
③ 銅：
・優れた導電性
・柔軟性が高い
④ アルミニウム：
・安価
・軽量
・錆びにくい
⑤ インコネル：
・ステンレスに近い
・耐摩耗性と耐熱性が高い合金
上記のように、金属3Dプリンターで使える素材・材料には多くの種類があり、特徴によって造形や品質が変化します。
そのため、使用する金属3Dプリンターや造形物によって適した素材を選択することが大切です。
6. 3Dプリンターで使われる造形方式
続いて、3Dプリンターで使われる造形方式の一部を以下でご紹介します。
① 熱溶解積層造形（FFF）：樹脂
② 光造形（SLA）：樹脂
③ 粉末焼結積層造形（SLS）：樹脂
④ デポジション方式（指向性エネルギー堆積法）（DED）：金属
⑤ 原子拡散積層造形（ADAM）：金属
⑥ パウダーベッド方式（PBF）：金属
上記のように、造形方式の種類によって対応している素材が異なります。
樹脂と金属のどちらで作りたいのかを決めた上で、特徴に合う造形方式を選ぶことをおすすめします。
7. 3Dプリンターで造形する流れ
3Dプリンターで造形する一般的な流れを解説していきます。
流れは使用する機種や素材、造形によって異なります。
・3Dデータを作製する
3Dプリンターで造形するためには、まず3Dデータを作製する準備が必要です。
3Dプリントする物体をデザインするために、CADや3Dモデリングソフトを使用してデジタルのモデルを作製します。
作製したい造形の形状やサイズ、色などの各種パラメーターを設定できます。
・データの出力とチェックをする
作製した3Dデータを3Dプリンターで使用できる形式（STL形式など）に出力します。
出力後には、3Dプリントの予想結果を確認しながら3Dプリントのサイズや細部のクオリティなどをチェックし、必要に応じて修正を加えていきます。
・3Dプリントを開始する
3Dプリンターに指示を送り、準備が整ったら3Dプリントの開始です。
このステップでは、3Dプリンターに3Dデータを送信して造形の開始を指示します。
3Dプリンターは、3Dデータにもとづいて、レイヤーごとに積層させながら造形を進めます。
・仕上げ処理をする
3Dプリント完了後は、必要に応じて作製物に対して研磨・溶着・塗装などの仕上げ処理を行います。
3Dプリントにかかる時間は、数時間で完成するものから、数日から数週間かかるものもあるなど、一定の時間では測定できません。
そのため、使用するプリンターの種類や素材、サイズなどさまざまな要因によってどの程度の時間が必要なのかを確認しておくことが必要です。
8. 3Dプリンターの選び方で失敗しないためのポイント
3Dプリンターを導入する場合、どのような視点で選べば良いかわからないという方もいるでしょう。
ここでは、主に業務用で3Dプリンター導入を検討している方に向けて、失敗しないためのポイントをまとめていきます。
・目的を明確にする
まずは、どのような目的で3Dプリンターを使用するのかを明確にしておきましょう。
企業が業務用3Dプリンターを利用する場合は、試作品を制作したい場合や、本格的な製造を目指しているなどさまざまな目的があります。
導入した後に思っていた造形物ができなかったという失敗を防ぐためにも、何をどのように作りたいのかを、素材やサイズまで明確にしておきましょう。
弊社では受託造形を行っておりますので、ご不明な点やご相談等ございましたらお気軽にお問い合わせください。
お問い合わせ：info@3dpc.co.jp
・機能・仕様を調べる
3Dプリンターの技術的な仕様は、出力解像度、使用できる材料、操作性などによって異なります。
目的に合った機能がある3Dプリンターを見つけるためには、機能と仕様をよく調べることが大切です。
・価格・予算を確認する
3Dプリンターの価格は、サイズや機能などによって大きく異なります。
作りたい製品の種類と予算に合った3Dプリンターを見つける必要があります。
一般的に、家庭用3Dプリンターよりも業務用3Dプリンターは高額です。
また、樹脂よりも金属素材に対応した3Dプリンターの方が高額となります。
予算を超えずにニーズに合った装置を探すためには前述したように目的と機能を確認する必要があります。
価格だけで安価な3Dプリンターを購入してしまうと、品質が劣る場合もあるため注意が必要です。
弊社では、お客様の課題に適した3Dプリンターのご紹介もしておりますので、お気軽にお問い合わせください。
お問い合わせ：info@3dpc.co.jp
9. 3Dプリンターの将来性
3Dプリンターの将来性は明るいと考えられており、今後、多様な要因により需要が増加する可能性があります。
特に製造業においては、生産ラインをよりスムーズにすることや、カスタマイズされた部品や製品の生産に対応するため、3Dプリンターの利用が増えていくでしょう。
医療分野においても、人工組織や関節の製造、手術時のアシスタントツールの生産に対応するため、3Dプリンターの需要が高まると考えられます。
また、個人向けの利用においても、3Dプリンターを使ったDIY商品やグッズなどを作りたいというニーズが高まり、3Dプリンターの需要が増える可能性があります。
10. まとめ
この記事では、3Dプリンターの導入を検討中の方に向けて、購入前に知っておくべきことを詳しく解説しました。
3Dプリンターの購入にあたっては、造形方式や機能、使える素材などを事前に確認することが大切です。
目的に合った適切な3Dプリンターを選ぶことで、望み通りの製品を作ることができるでしょう。
もし、作りたい製品や目的に合う3Dプリンターがどれかわからないという方は、お気軽に弊社へお問い合わせください。
弊社では、金属・樹脂両方の3Dプリンターの販売を行っています。利用を検討の方は、ご相談ください。
お問い合わせ：info@3dpc.co.jp
