3Dプリンターは、立体的な物体をデジタルモデルから物理的に造り出す革命的なテクノロジーです。
あらゆる分野で幅広く活用され、さまざまなメリットがあります。
今回は、3Dプリンターの概要や活用例などをご紹介します。
3Dプリンターとは
3Dプリンターは、3DCADや3DCGなどの3次元ソフトウェアでデザインされた3次元データをもとに、物体を層別に積み重ねて造形する装置です。
立体物や試作品などを効率的かつ精密に製造するために使用されることも多いです。
3Dプリンターは1980年代に開発され、当初は高価で特殊な制御を必要とするものでしたが、2010年頃から個人向けの低価格なものが登場し、産業界でも利用が急拡大しています。
3Dプリンターは何に使われている？ 活用例を紹介
では、3Dプリンターは一体何に使われているのでしょうか。
以下では、分野ごとにその活用例をご紹介します。
3Dプリンターの活用例①製造業
3Dプリンターを使用することで、製品の試作を迅速におこなうことができます。
設計変更が容易で、プリンターに新しいデータを供給するだけで新たな試作品を生成できます。
これにより、設計の修正や改良を素早くおこなうことが可能で、製品の開発周期を大幅に短縮できるのです。
また、3Dプリンターは、独自のカスタムパーツや複雑な形状の製造を可能にします。
伝統的な製造方法では難しい、一体構造物や内部機能の複雑な部品も一度に製造可能です。
設計の自由度が向上し、新しいアイデアの実現が容易になります。
量産においても3Dプリンターは役立ちます。
従来の金型や治具の製作にかかる時間と費用が削減され、在庫の削減と生産効率の向上が実現可能です。
3Dプリンターの活用例②建築設計
3Dプリンターは、建築模型の製作において大いに役立っています。
伝統的な模型製作に比べ、3Dプリント技術を用いることで、複雑な形状や微細なディテールを効率的に再現できるからです。
建築家や設計者は、クライアントに対してリアルな建築物の模型を提供することで、プロジェクトのビジョンをより鮮明に伝えることができます。
また、素早く新たな模型を作成できることから、プランの変更が生じた場合でも柔軟に対応可能です。
一部の建築プロジェクトでは、3Dプリンターを用いて建築物そのものを造形する試みがおこなわれています。
このアプローチは、建築の斬新なデザインや持続可能な建材の活用を可能にし、従来の建設プロセスに比べて時間とコストを節約できる可能性があります。
例えば、3Dプリントによる住宅や仮設建築物の製造などです。
3Dプリンターの活用例③個人の趣味
3Dプリンターは、自分のアイデアを実現させるための最適なツールです。
趣味の分野に応じて、ミニチュアやフィギュア、独自の工芸品などを製作することができます。
モデリングやデザインのスキルを学び、自分の想った通りの作品を作り上げることが可能です。
3Dプリンターで使用できるデザインは、オンライン上で多くのオープンソースプラットフォームやコミュニティなどで公開されています。
これにより、他のユーザーがデザインした3Dモデルをダウンロードして印刷することもできます。
3Dプリンターの造形方式
3Dプリンターの造形方式とは、物体を製造するための基本的な原理を指します。
3Dプリンターは、多種多様な造形方式を採用しており、それぞれに適した材料と製造物の特性が備わっています。
以下の7つの造形方式が一般的です。
- 材料押出法（熱溶解積層方式／FDM法／FFF法）
- 液槽光重合法
- シート積層法
- 結合剤噴射法
- 結合剤噴射法
- 粉末床溶融結合法
- 指向性エネルギー堆積法
3Dプリンターの造形方式①材料押出法（熱溶解積層方式／FDM法／FFF法）
熱で溶かされた樹脂がノズルから押し出し、層を積み重ねてモデルを形成します。
高い耐久性と耐熱性を持つモデルを製造できますが、断層（積層痕）が目立ちやすく、表面が粗い仕上がりとなります。
3Dプリンターの造形方式②液槽光重合法
液状の光硬化性樹脂に紫外線レーザーやLED光線を当てて一層ずつ硬化させて積層する方式です。
高精細で滑らかな表面の造形物を作ることができますが、太陽光で材料の樹脂が劣化しやすく、洗浄などの後処理に手間がかかります。
3Dプリンターの造形方式③シート積層法
コピー用紙や樹脂フィルムなどのシート状の素材を接着剤を用いて積み重ね、外形を切り抜いて3D形状を段階的に構築する方式です。
この方法は造形速度は高速ですが、使用可能な素材には制約が存在します。
3Dプリンターの造形方式④結合剤噴射法
石膏や樹脂、金属、セラミックなどの粉末にインクジェットヘッドから結合剤や着色剤を噴射して固めていく方式です。
3Dプリンターの造形方式⑤材料噴射法
特殊なインク（紫外線硬化性樹脂、セラミック、金属など）をインクジェットヘッドから噴射し、紫外線によって硬化させて3D形状を層を積み上げて作り上げる方式です。
微細で高精度な造形が可能ですが、太陽光で劣化しやすく、耐久性が低いです。
3Dプリンターの造形方式⑥粉末床溶融結合法
ナイロンや金属などの粉末状の素材に対して、レーザーや電子線を照射してそれらを溶解させ、層を積み上げていく方式です。
高い精度と耐久性を持つモデルを製作できますが、設備や周辺機器、運用コストが高額になることがあります。
3Dプリンターの造形方式⑦指向性エネルギー堆積法
造形面に向けてレーザー光を照射し、同時にレーザー光の横から金属粉末を噴出して素材を積み上げる方式です。
鍛造に匹敵する高い耐久性を持つモデルを製作できますが、表面の仕上げは粗くなることがあります。
3Dプリンターを使うメリット
3Dプリンターを使うとさまざまなメリットが得られます。
例えば、以下のようなものです。
3Dプリンターを使うメリット①アイデアが具現化しやすい
3Dプリンターは、複雑な形状、独自のデザイン、カスタムパーツの製作が可能であり、製品のデザインと機能性の向上につながります。
新しい製品の開発や改良、クリエイティブなプロジェクトの実現が容易になり、さまざまな産業分野で成果を生み出すことができます。
また、試作品の制作が迅速で手軽なため、アイデアのブラッシュアップやフィードバックの収集が容易になるのも特徴的です。
ユーザーからの意見や改善点を素早く取り入れ、より優れた製品を製造することができます。
3Dプリンターを使うメリット②コスト削減につながる
3Dプリンターは精密な造形により材料の無駄を最小限に抑えます。
材料を直接積層して製品を作成するため、余剰材料の廃棄がほとんど発生しないため、材料費を大幅に削減可能です。
複雑な形状やデザインを一度に製造できるため、従来の加工方法よりも手間と時間を節約します。
これにより、人件費や機械加工のコスト抑えることができるのです。
特別なツールや金型の作成が不要なため、工具のコストも削減できます。
また、オンデマンドで製品を生産できるため、在庫を持つ必要がありません。
とくに小ロットの製品やカスタム製品、サービスパーツにおいて、在庫コストを削減できます。
おすすめの3Dプリンター3選
3Dプリンターには、さまざまなモデルがありますが、その中でも以下がおすすめです。
おすすめの3Dプリンター①FLASHFORGE Creator Pro2
熱溶解積層方式の3Dプリンターで、2つのノズル（デュアルヘッド）を持っています。
造形サイズは227×148×150mmで、PLAやABSなどの素材に対応しています。
2色や2素材の印刷ができるほか、高温耐性や金属製フレームなどの特徴もあります。
| 造形マテリアル | ABS、PLA、HIPSなどの溶性サポート樹脂 |
| 最大造形サイズ | 200×148×150mm |
| 積層ピッチ | 0.05mm～0.4mm |
Creator Pro2は同軸に配置された独立式デュアルヘッドを搭載した3Dプリンターです。独立式デュアルヘッドは2種類の材料を交互に交代して使用できる他、同時に複数のモデルをプリントすることができます。… 続きを見る
おすすめの3Dプリンター②Creality Ender 3 pro
熱溶解積層方式の3Dプリンターで、組み立てや操作が簡単です。
造形サイズは220×220×250mmで、PLAやABSなどの素材に対応しています。
停電復帰機能やフィラメント検出機能なども備えており、安定した印刷が可能です。
おすすめの3Dプリンター③Ninjabot Copain
熱溶解積層方式の3Dプリンターで、日本のメーカーです。
造形サイズは200×200×200mmで、PLAやPETGなどの素材に対応しています。
Wi-Fi接続やカメラ搭載などの機能もあり、スマホやタブレットから操作できます。
3Dプリンターとは？ まとめ
3Dプリンターは、さまざまな分野で重要なツールとして使われており、新たなビジネスチャンスを提供しています。
オリジナルの物体を自由に作成できることや、コスト削減などが大きなメリットです。
これからも3Dプリンターの技術は進化し続け、生活や産業にさらなる変化をもたらすでしょう。
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