3次元ソフトウェアで作成された3次元データを元に立体造形物を生み出す「3Dプリンター」は、製造業を中心としたものづくり現場において身近なものになりつつあります。
多くの企業で3Dプリンターの導入が進んでおり、競合他社との生産性で遅れを取らないために3Dプリンターの導入を検討している方もいるのではないでしょうか？しかし、3Dプリンターには種類があり、自社の用途に合ったものを選択しなければなりません。
本記事では、3Dプリンターの種類・おすすめプリンターなどについて詳しく解説します。
そもそも3Dプリンターとは？
3Dプリンターとは、3次元の立体造形物を作成できるプリンターを指します。プリンターと聞くと、用紙にインクを塗布して印刷する機械を思い浮かべるのが一般的ですが、3Dプリンターはスライスした輪切りの層を1枚ずつ重ねていくことによって造形物を生み出します。
また、3Dプリンターは種類によって得意不得意があり、造形物の強度・精度・扱える材料・サイズ・スピードなど機種によって様々です。
特に複雑な造形物の作成ができる3Dプリンターは限られているため、導入する際は様々な条件を考慮して慎重に選択しましょう。
今後も需要が高まっていくとされている3Dプリンターは住宅など造形できるほどまで技術が進んでおり、今後もあらゆる業務の効率化を担うでしょう。
3Dプリンターで作成できるもの
実際に3Dプリンターで作成できるモノを紹介します。先述した通り、現代では住宅も作成できるまで技術が進んでいるため大半を3Dプリンターで作成することが可能です。
実際に作成できるモノとしては、
- フィギュア
- ゲーム
- キーホルダー
- 照明器具
- 医療機器
- 建築模型
- アクセサリー
などが挙げられます。
上記の中には個人用3Dプリンターで作成できるものもあり、企業だけでなく個人でも作成できる造形物の幅は広がっています。
3Dプリンターを使用するメリット
3Dプリンターは決して安価なものではありません。人の手で作成した方がコストが安く済むのでは？と思う方に3Dプリンターを使用するメリットについて下記3点を紹介します。
- 形状を自由にしやすい
- 期間を短縮できる
- 材料を使い分けられる
形状を自由にしやすい
3Dプリンターは形状を自由にしやすく、人間の手で作成するより綺麗な形状の造形物を作成できる点が挙げられます。
単純な形状であれば、人間の手でもそこまで難しくはないでしょう。しかし、形状が複雑になればなるほど人間の手で行うとミスが発生しやすく複雑な形状ができたとして脆く壊れやすいと言えます。
特に金属製品などは作成までの工程も多く、一定の技術力を保持していなければ作成することは不可能です。実物に近い形状をミスなく作成できるのは3Dプリンターのメリットです。
期間を短縮できる
3Dプリンターは造形物にもよりますが、人間の手で行うより早く造形物を短縮できるためより多くのモノを生み出すことが可能です。試作品やテストパーツなど外注する企業も多いですが、外注してからの作成されるまでの期間に悩まされる企業も少なくありません。
3Dプリンターが手元にあれば外注することなく、データをもとに造形物を作成することが可能です。大幅な期間の短縮ができれば、大量生産やこれまでのリソースを別の業務に充てることもできるでしょう。
材料を使い分けられる
3Dプリンターは「樹脂プリンター」と「金属プリンター」の2種類があります。1つの造形物を作成するのに強度や精度を考慮して、使う材料が多い場合も3Dプリンターは対応できます。
耐熱性・耐候性・摩耗性など条件によって材料は異なり、多くの材料を使用するほど人間の手で作成するのは難儀です。しかし、3Dプリンターは多くの材料に対応できるため材料を使い分けてあらゆる造形物の作成が可能です。
ただし、3Dプリンターの中には1種類の材料しか使えない「ローエンド機種」と言われるものがあるため、多くの材料を使用したいときは「ハイエンド機種」を選びましょう。
3Dプリンターの種類
では実際に3Dプリンターの主な種類（造形方式）を解説します。
- 熱溶解積層方式
- 光造形方式
- インクジェット方式
- 粉末焼結方式
- 粉末積層方式
熱溶解積層方式
熱したノズルから材料を溶かして積み上げる方式です。
比較的初心者にもおすすめの方式で安全に使用できる一方で、他の方式と比較して断面が荒い・精度が低いといった問題点も挙げられます。
主に家庭用3Dプリンターで使用される方式で、材料も安価でコストパフォーマンスが非常に高いです。
光造形方式
最も定番の方式とも言われ、液状の樹脂に対して紫外線を当て樹脂が硬くなる工程を何度も繰り返して立体的に作り上げます。
熱溶解積層方式とは真逆の特性で、造形物の精度は非常に高く表面も滑らかに仕上がります。ただし、仕上がりまでの時間が長く材料も高価でコストパフォーマンスは高くありません。
インクジェット方式
インクを使用するプリンターの印刷方式を応用したもので、射出した樹脂を紫外線で固め積層していく方式です。
印刷機と同じく高解像度なカラーで高精度・表面が滑らかに仕上がるのが特徴です。ただし、耐久性は弱く作成後に太陽の日光などを浴びると形状変化を起こします。
粉末焼結方式
粉末状の素材にレーザー光線を当て焼結させる方式で、ナイロンや金属など取り扱うことが可能です。
材料は粉末を扱うため、耐久性が高く複雑な形状の造形物も作成できます。ただし、出力したままだと表面が粉っぽくなることもあるため注意が必要です。
粉末固着方式
敷き詰めた粉末状の材料を接着剤で固着していく方式です。
最大のメリットは、粉末材料に着色することできめ細かい鮮やかな造形物を作成することが可能です。造形スピードが早く材料が安価である一方、接着剤で固めて作っているので耐久性は低い点がデメリットです。
3Dプリンターの選び方
次に3Dプリンターの選び方について解説します。ポイントとなるのは主に3点です。
- 種類で選ぶ
- 費用対効果で選ぶ
- 作成物で選ぶ
種類で選ぶ
3Dプリンターを種類（造形方式）で選ぶ方法です。造形物に対して求める条件（耐久性・表面の仕上がりなど）や造形スピードなど考慮して選びましょう。
ただし、全ての条件を兼ね備えている造形物を1台で造形するのはほぼ不可能と言えます。そのため、ある程度の条件を絞りましょう。
例えば、造形物の精度は絶対に譲れないが耐久性もある程度必要とする場合は造形物の精度が高い方式を選び、耐久性は材料などで補うなど工夫をしましょう。
費用対効果で選ぶ
自社が作成したい造形物に対して、費用対効果が高いモノを選びましょう。
例えば、安価な造形物を大量に生産したいのに1つの造形物作成に時間のかかる光造形方式を導入しても費用対効果は低いでしょう。費用対効果で選ぶことは実際に使用してみないとわからない点も多いです。その際には、レンタルサービスなどを活用して参考にしましょう。
作成物で選ぶ
自社が作成したいものに対して3Dプリンターを選ぶ方法です。
多くの企業はこの選び方が主流で、作成したい造形物に対して相性の悪い3Dプリンターを選んでも費用対効果も悪く、精度の高い造形物も作成できません。
先述した種類（造形方式）の特性を理解し、3Dプリンターを選びましょう。
種類別おすすめ3Dプリンター
最後に種類別おすすめ3Dプリンターを5つ紹介します。
| 機種名 | 種類（造形方式） | 料金 | 特徴 |
| Raise3D Pro3 | 熱溶解積層方式 | 1,097,800円 | トップクラスの造形精度を誇り、紙を重ねるように1層ずつ原材料を積層していき複雑な造形も正確に造形可能 |
| Form3＋ | 光造形方式 | 430,100円 | 光造形のデメリットである造形スピードが最大40％アップ |
| アジリスタ | インクジェット方式 | 5,000,000円〜 | 水溶性のサポート材であるためきめ細かく造形できる |
| MfgPro230 xS | 粉末焼結方式 | 9,658,000円 | 「Buildware」、「XYZprint AM-SLS」の2つのソフトウェアの連動によって高速プリントを実現 |
| ProJet 660Pro | 粉末固着方式 | 5,000,000円〜 | リアルなカラーモデルをスピーディーに造形可能 清音性や安全性も確保 |
Raise3D Pro3（熱溶解積層方式）
Raise3D Pro3はトップクラスの造形精度を誇り、紙を重ねるように1層ずつ原材料を積層していき複雑な造形も正確に造形できます。
対応できる材料も多く、理想通りの造形物を作成できるでしょう。
積層ピッチも細かく、大型の造形物や造形時間が長くなる場合もトラブルなく高精度の造形が可能です。
Form3＋（光造形方式）
Form3＋は解像度25μmの高精細造形が可能で、複雑な造形物でも容易に作成できます。
45種超の材料を使用可能、Formlabs社のこれまでに発売した3Dプリンターと比較して造形スピードが最大40％アップした製品です。光造形方式は基本的に造形スピードが遅い傾向にありますが、品質も高くなり、造形スピードも向上した製品です。
アジリスタ（インクジェット方式）
引用：キーエンス
アジリスタは積層ピッチ0.015mmの高精細造形を実現し、水溶性のサポート材であるためきめ細かく造形できるのがポイントです。
高精度でありながら、樹脂はアクリルに少量のウレタンを配合しているため、柔らかくネジを締めても割れない靭性を持っています。
MfgPro230 xS（粉末焼結方式）
引用：XYZ PRINTING
MfgPro230 xSは複雑な形状でも高度な精細な造形が可能、1時間で20mmの高速プリント速度を実現し高い生産性を誇ります。
材料ごとに細かく調整が可能な「Buildware」、効率的な造形配置を支援する「XYZprint AM-SLS」の2つのソフトウェアの連動によって高速プリントを実現しています。
ProJet 660Pro（粉末固着方式）
引用：RICOH
ProJet 260Cはサポート構造を必要とせず、リアルなカラーモデルをスピーディーに造形できます。清音性や安全性も確保し、3Dプリンター特有の臭いも抑えているため会社のオフィスに設置できます。
コントロールパネルを搭載しており、操作も簡単なため初心者の方も安心して使用できます。
3Dプリンターは種類によって作成できるものが異なる
本記事では3Dプリンターの種類やメリット・おすすめ製品を種類別に紹介しました。
3Dプリンターを選ぶ際はコスト・造形精度・費用対効果など様々な条件を考慮して慎重に選びましょう。また、初めて3Dプリンターを導入する方はサポート体制が充実していればより安心して利用することができます。
需要が高まり様々な造形が可能になっている3Dプリンターは多くの業界ではなくてはならない存在です。また、本記事で紹介した3Dプリンター以外にも様々な3Dプリンターを扱っている弊社「Fabmart」もぜひご覧ください。
