3Dプリンターとは？造形方式・材料・身近な活用例

3Dプリントは、デジタルの3Dモデルをもとに、通常は薄い層を重ねて立体物を作る方法です。 たとえば、市販の仕切りがうまく収まらない引き出しがあるとします。その形に合わせて収納ケースを設計し、「スライサー」と呼ばれるソフトで印刷用データに変換すれば、実際に引き出しに入れて試せます。レールに当たる部分があれば、モデルの壁の位置を直して、もう一度プリントできます。

ここでは、作業に関わる3つの言葉を区別しておきましょう。3Dプリントは造形する工程、3Dプリンターは造形する機械、造形物は完成して手に取れるものを指します。

「付加製造」とはどのような意味？

小さなトレーを作る方法を考えてみましょう。木の塊を削ってくぼみを作るのは、材料を取り除く加工です。トレー型の金型に樹脂を流し込み、同じ型を繰り返し使う方法もあります。これに対して、デジタルモデルに沿って必要な位置に材料を加え、底と壁を作る方法が「付加製造」です。3Dプリントに関連してよく使われる専門用語で、AMとも呼ばれます。

違いが分かりやすいのは、形を変えたいときです。プリントするトレーを少し広くするなら、データを修正します。型を使う製造では、金型などの変更が必要になることがあります。形を試しながら調整する段階で、3Dプリントが役立つ理由の一つです。

3Dプリンターにはどんな種類がある？

卓上型でよく使われる2つの方式は、入れる材料で見分けられます。一方はスプールに巻かれた樹脂のフィラメント、もう一方はボトルに入った液体レジンを使います。産業用には粉末などを使う装置もあります。使用できる材料は機械によって異なります。

作りたいものにはどの材料が合う？

室内で使う硬めの収納用品なら、対応するFDM 3DプリンターでPLAフィラメントから始めるのが一般的です。しなやかな保護パーツを作るなら、TPUなどの柔軟なフィラメントが候補になります。機械が対応しているかを確認しましょう。大切なのは、完成後に何に使うかです。机の上でぴったり収まっても、高温になる車内で同じように使えるとは限りません。

塗装するフィギュアには、細かな表面形状を再現できるLCD光造形3Dプリンターが候補になります。硬さや柔軟性はレジンの配合によって異なります。洗浄と二次硬化の作業スペースも確保し、設置場所を決める前にレジンメーカーの取り扱い・換気の指示を確認してください。金属の部品を作る場合は、対応する設備を持つ造形サービスに依頼する方法があります。金属色のプラスチックフィラメントで作ったものは、あくまでプラスチックを主体とする造形物です。

3Dプリントで何が作れる？

特定の場所にぴったり合うもの。 たとえば、机の下に取り付けるケーブルクリップです。手持ちのケーブルに合わせて穴や溝の寸法を決め、1個目で使い勝手を確認してから追加できます。

アイデアを伝えるための模型。 画面上の建物と、机に置ける大きさの模型では、屋根の見え方が違うことがあります。建築模型があれば、同じ入口を指しながら話したり、2種類の屋根を比較したりできます。フィギュアの表情を確かめるために、頭の部分だけをプリントする方法もあります。

手に取って確かめる試作品。 電子機器のケースなら、まず端子のある面だけをプリントできます。USBプラグは開口部を通るでしょうか。指はボタンに届くでしょうか。小さなテストピースで確認してから、ケース全体を作れます。

3Dプリントが向いているのはどんな場面？

特殊な形、少ない個数、設計を繰り返し調整するものに向いています。なくした引き出しのつまみを、寸法に合わせて1個作るのはよい例です。同じつまみがホームセンターで手頃に買えるなら、購入するほうが早いこともあります。同一品を何千個も作る場合は、金型の費用を生産数で分担できる製法が有利になることがあります。

機械や材料の制約も確認しましょう。造形範囲より大きな部品は、分割して組み立てるか、大きな装置で作る必要があります。層を薄くしても、斜面には積層痕が見えることがあります。見た目がよくても、想定する力に耐えるには材料や造形方向の変更が必要な場合があります。費用には完成品の材料だけでなく、サポートや失敗分の材料も含まれます。

試してみるには何が必要？

まずは作りたい小さなものと、その3Dモデルを用意しましょう。初めてなら、公開されているモデルでも十分です。ファブラボやメイカースペースなどで機械を利用できる場合は、対応するファイル形式と、誰が造形データを準備するのかを確認してください。造形サービスを使えば、機械を購入する前に自分のデザインを手に取れます。

自宅での基本的な流れは、モデルの作成・入手、機械に合わせたスライス、プリント、材料に応じた仕上げです。3Dプリンターの仕組みを解説する記事では、同じトレーができるまでを順に紹介しています。購入予算を考えるなら、材料や光造形に必要な追加機器も扱う3Dプリンターの価格ガイドをご覧ください。