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3Dプリンターは、さまざまな形状の3Dモデルを作成できる、近年注目を集める技術の一つです。製造業をはじめ、医療や建築、航空宇宙などの分野で実際に活用されています。
本記事では、3Dプリンターについて、造形方式やその使用手順、3Dデータの作り方について詳しく解説していきます。

3Dプリンターとは

3Dプリンターとは、3D CADや3DCGなどの3次元ソフトウェアで作られた3Dデータを基にして立体物を作り出す装置のことです。
一般的なプリンターとは異なり、3Dプリンターは材料を一層ずつ積み重ねて物体を形成するため、複雑な形状や内部構造を持つ製品の製造が可能です。この技術は、製品開発のスピードアップやコスト削減にも寄与しています。
3Dプリンターの普及により、企業だけでなく個人でも手軽にプロトタイプやカスタムパーツを作成できるようになり、クリエイティブなアイデアを形にする手段としても注目されています。

3Dプリンターの造形方式

3Dプリンターには数種類の造形方式があります。それぞれの方式の特徴を以下より確認していきましょう。

粉末焼結積層造形方式（SLS方式）

粉末焼結積層造形方式（SLS方式）は、Selective Laser Sinteringの略で、粉末状の材料にレーザー光線を当て、焼結させて各層を硬化させて積層する技術です。

メリット	・高精細、高耐久な造形ができる。 ・サポート材が不要で、複雑な形状のモデル造形が可能。※金属系など材料によっては必要。
デメリット	・表面がざらついた感じの造形物となる。

この方式では、高精細で耐久性のある造形物を制作できます。金属素材も使用可能のため、最終製品や鋳型の製造に役立ちます。高速で低コストで造形物を製造することができるので、大型サイズの造形に向いています。

インクジェット方式（マルチジェット・プリント方式）

インクジェット方式（マルチジェット・プリント方式）は、インクジェットプリンターのインク部分を紫外線硬化性の樹脂に置き換え、その樹脂を噴射して紫外線で固めて積層する技術です。

メリット	・微細な液滴をコントロールできるため、高精度で高解像度、超微細な造形が得意。 ・複数の素材を混ぜ合わせて使用できる。 ・表面を滑らかにできる。
デメリット	・サポート材が必要になる。 ・太陽光での劣化が起きやすい。

この方式では、プリントヘッドから微細な液滴を噴射し、紫外線（UV）で硬化させることで造形物を形成します。主にデザイン業界や医療分野でのプロトタイプ製作に使われます。さらにはカスタムジュエリーやアート作品の制作など、多岐にわたる用途でも利用されています。

インクジェット粉末積層方式（カラージェット・プリント方式）

インクジェット粉末積層方式（カラージェット・プリント方式）は、インクジェット方式と同様に、プリントヘッドで接着剤やカラーインクを噴射し、石膏粉末を硬化させながら積層していく技術です。

メリット	・多色造形が可能。 ・高精細な造形ができ、きめ細かい仕上がりになる。
デメリット	・強度や耐久性が劣る可能性がある。

この方式では、主に建築模型やフィギュア制作などに多く活用されています。石膏の色（白色）を生かし、医療の骨モデルにも使われています。

粉末固着方式（バインダージェット方式）

粉末固着方式（バインダージェット方式）は、インクジェットヘッドから光硬化性樹脂を結合材として噴射し、粉末を一層ずつ固めていく技術です。

メリット	・造形速度が速い。 ・色がついた結合剤を複数混ぜることで、フルカラー造形が可能。 ・サポート材の除去が不要。
デメリット	・耐久性が低い。 ・表面がざらついた印象の造形物になる。

バインダージェット方式は、デザイン関連の確認やフィギュア制作に向いています。また、造形速度が速く、未使用の造形材料は次回の造形時に再利用できるため、時間とリソースの削減ができ、コスパの良さを発揮します。

熱溶解積層方式（FDM / FFF方式）

熱溶解積層方式（FDM/FFF方式）は、現在3Dプリンターにおいて主流の方式です。フィラメントと呼ばれる糸状の材料を加熱して溶かし出し、一層ずつ積み重ねて、立体に造形していく技術です。

メリット	・材料と3Dプリンターが安価の傾向で、導入や利用コストが抑えられる。 ・多様な物性の素材が使える
デメリット	・ほかの方式と比べると寸法精度が出にくい。

この方式は、製造業におけるプロトタイプの作成や治具・工具の製作、さらには趣味の工作などでも活用されています。
また、FDMとはFused Deposition Modeling＝熱溶解積層方式の略称であり、FFF（＝Fused Filament Fabricationの略）とも呼ばれますが、これらは呼び方が異なるだけで同じ造形方式を指しています。

光造形方式（SLA方式）

光造形方式（SLA方式）は、最も歴史が古い3Dプリンターの方式です。レーザー光線で液状の光硬化性樹脂を一層ずつ硬化させて積層し、立体物を形成する造形技術です。

メリット	・表面の仕上がりが比較的なめらかな印象。 ・微細で高精細な造形が可能。
デメリット	・太陽光での劣化が進みやすい。 ・湿度に弱いものが多い。

光造形方式は、SLS同様に大型の造形が向いています。特に自動車などの実寸サイズの部品試作品に利用されており、最近では加工のしやすさより、映画の小道具やアーティストの衣装制作といったエンターテインメント分野においても活用されています。

3Dプリンターを活用するメリット

ここでは、3Dプリンターの技術を活用するメリットを紹介します。

開発期間と製造コストの削減

3Dプリンターを用いることで、デジタルデータから直接造形物を作成することが可能です。これにより、試作の回数を増やし、迅速に製品の改良を行うことができるため、開発期間の短縮と製造コストの削減が実現します。

複雑な形状の造形が可能

3Dプリンターの大きな特徴の一つは、従来の製造方法では難しい複雑な形状の造形が可能である点です。例えば、内部に空洞がある構造や、細かいディテールを持つデザインなど、従来の加工技術では実現が難しい形状も可能です。
これにより、デザイナーやエンジニアは自由な発想で製品を設計することができ、より革新的な製品の開発ができます。

コミュニケーションが円滑になる

3Dプリンターを活用することで、製品のプロトタイプを迅速に作成できるため、関係者間のコミュニケーションが円滑になります。
具体的には、デザイナー、エンジニア、製造担当者が実物に近い3Dモデルを共有しながら議論することで、設計意図や改善点を視覚的に確認できて誤解やミスが減少します。

また、クライアントやステークホルダーに対しても、完成品のイメージを具体的に示すことができるため、フィードバックを得やすくなり、プロジェクトの進行がスムーズになるでしょう。

3Dプリンターの利用手順

ここでは、3Dプリンターを活用するための利用手順をステップごとに解説します。

手順1. 3Dデータを作成

3Dプリンターで造形を行うためには、まず3Dデータを作成する必要があります。3Dデータの代表的な作成方法は以下の3つになります。

1. 3D CADなどのソフトでモデルを作成

3D CADソフトや3Dモデリングソフトで立体的な3Dモデルを作成します。寸法や形状を設計できます。

2. 2. 3Dスキャナーでスキャン

3Dの形状モデルをデジタルデータとして取り込む3Dスキャナーを使用します。既存の物体を正確に再現できます。

3. 3. 3DCGソフトで作成

3DCGソフトを使用して、芸術的なデザインやアニメーション用のモデルを作成します。自由な発想でクリエイティブなデザインを実現可能です。

3D CADについて詳細は、「3D CADから3Dプリンターのデータを生成！必要な設備や3Dモデルが造形されるまでの工程を解説」で解説しています。

手順2. 3Dプリンターで印刷

3Dデータが準備できたら、3Dプリンターで印刷を行います。
まず、作成した3Dデータを3Dプリンターに対応した形式（通常はSTLやOBJ形式）に変換します。そして、プリンターのソフトに読み込みます。
次に、プリントの設定を行います。ここでは、層の厚さ、印刷速度、使用する材料などを設定してください。設定が完了したら、プリントを開始します。
3Dプリンターは、設定されたパラメータに基づいて材料を一層ずつ積み重ねていきます。この工程は、モデルの複雑さやプリンターの性能によって異なりますが、数時間から数日かかることもあります。

手順3. 造成物の調整、処理

3Dプリンターで印刷が完了した後、造形物をそのまま使用できるわけではありません。多くの場合、調整や処理が必要になります。

まず、サポート材が使われている場合は、それを慎重に取り除きます。サポート材は、造形物が正確に形を保つために必要な部分ですが、完成後には不要になります。そのため、ニッパーやカッターを使って取り除きます。
次に、3Dモデル表面の仕上げを行います。印刷の過程で生じた層の段差や粗さを滑らかにするために、サンドペーパーや研磨機を使用します。特に、見た目や触り心地が重要視される場合は、この工程は非常に重要です。
また、必要に応じて塗装やコーティングを施すケースもあります。これにより、造形物の耐久性や美観が向上します。

最後に、組み立てが必要な場合は、各パーツを組み合わせて完成品とします。これらの調整や処理を経て、初めて3Dプリンターで作成した造形物が実用的な製品となります。

3Dデータを作成するならSketchUpがおすすめ

3Dプリンター用の3Dデータ作成におすすめのソフトは、SketchUpです。
SketchUpは直感的な操作性と豊富な機能を兼ね備えており、3Dモデリングの入門者でも簡単に使えます。また、評価版も提供されているため、コストをかけずに試せる点も魅力です。

SketchUpは他の3Dプリンター用ソフトウェアとの互換性も高く、作成したデータを簡単に3Dプリンターで印刷が可能です。初心者でも扱いやすく、機能が充実しているSketchUpは、3Dデータ作成する第一歩として非常におすすめです。

まとめ・使用用途にあった3Dプリンターを選択しよう！

今回は、3Dプリンターの造形方式や3Dプリンターの活用メリット、3Dプリンターの利用手順などを解説しました。また、3Dプリンターのデータ作成におすすめのソフトSketchUpについても紹介しました。
3Dプリンターの選択は使用目的や求める品質によって異なるため、3Dプリンターの特徴や造形方式を見比べつつ、自社のニーズにあった3Dプリンターを選びましょう。