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3Dプリンタを使用して木工製作を行えるのか

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この記事でわかること
  • 3Dプリンター用木素材(木材フィラメント)の概要と気になる材料費の相場
  • 本物の木の質感や香り、研磨・塗装など後加工のしやすさといったメリット
  • インテリアや家具、小物などの製作事例と造形時の注意点

木素材の材料費はどれくらい?

材料費のイメージ画像

3Dプリンターというと、素材に樹脂を使用するイメージを持っている方も多いのではないでしょうか。しかし、現在ではさまざまな素材を使用することができ、その中の1つとして「木素材」があります。

3Dプリンターで使用される木素材には、木材の粉末が混ざっているPLA樹脂や、PLA樹脂に木材を混ぜて作られた「木材フィラメント」があります。これらの素材を使用して3Dプリンターで造形を行うと、木の質感をもつモデルの作成が可能になります。

実際に木の温もりが感じられる造形物を作成したいと考えている場合には、木材フィラメントの価格が気になるところでしょう。木材フィラメントの価格は、メーカーやフィラメントの種類などにより異なりますが、一般的には1kgあたり数千円から1万円程度で販売されています。

木素材を使用して製作を行うメリット

メリットイメージ

3Dプリンターにおいて木素材を使用した造形を行う場合、まず大きなメリットは「木材調の造形ができる」という点がメリットとなります。木のぬくもりが感じられるということもあり、アートやオブジェなどを製作する際に適している素材であるといえます。本物の木材を使用しているため、実際に木の香りを感じられる点も木材フィラメントを使用して造形物を作成する際の特徴のひとつといえるでしょう。

さらに木粉が含まれていることから、造形物の研磨・塗装といった後加工がしやすいという点も木材フィラメントが持つメリットです。そのため、3Dプリンターによって造形を行った後にサンディングで研磨を行ったり、塗装を行ったりすることによって美しい質感を示せます。

また、PLAベースの木材フィラメントは生分解性があり、環境負荷が低い点から環境にやさしい素材であるという特徴も持っています。

木素材を使用した製作を行った事例

事例イメージ

3Dプリンター用の木材フィラメントにより製作できる造形物の例としては、インテリアデザインや家具、装飾品、おもちゃなどが挙げられます。そのほかにも、木の質感を活かしたガーデニング用の植木鉢や花瓶なども製作できます。自然素材の素材ならではのあたたかみが感じられる造形物を製作できますので、花を植えたり飾ったりするのにも適したものが作れるといえるでしょう。

そのほかにも、木材フィラメントを使用して家庭用の小物などを製作することも可能です。その中では、スマートフォン用のスピーカーを製作したという事例もあるようです。

ただし木材フィラメントは木粉が混ざっているため、一般的に使用されるPLAフィラメントと比較すると強度が低くなるケースがありますので、機械的な強度が求められる造形物には不向きな素材であるといえるでしょう。

よくある質問

Q1 木材フィラメントは、天然木をそのまま3Dプリントする材料ですか?
A

一般には樹脂へ木粉などを混ぜたフィラメントで、天然木そのものとは性質が異なります。『木材』という表示でも、造形物全体が木でできるわけではありません。水分や熱への耐性も天然木とは異なるため、見た目だけで使用場所を決めないことが大切です。配合量や樹脂の種類、価格は製品ごとに変わります。

木の見た目を優先するのか、強度や耐熱性を優先するのかを決め、候補材料の仕様とサンプルを確認してください。

Q2 木材フィラメントを使う利点は、普通の樹脂とどう違いますか?
A

木に近い色や質感を表現でき、研磨や着色で印象を変えられる製品があります。木粉の量が違えば色味も表面の触り心地も変わります。写真だけで選ばず、研磨や塗装の前後を同じ形状で比較します。ただし、木粉の配合で押し出しやすさや強度が変わり、通常の木工と同じ加工性になるとは限りません。見せたい面と後仕上げを決め、同じ形状を通常の樹脂と比べると利点が分かります。

Q3 木材フィラメントで、どのような試作品から始めるとよいですか?
A

装飾パーツ、取っ手の外観模型、家具や木工品の形状確認など、小さく荷重の少ない部品から試すと扱いやすくなります。例えば取っ手の大きさや装飾の模様を先に試し、荷重を受ける最終部品は別の材料で評価できます。木らしい質感の確認と機能の確認を分けます。販売品や実使用部品では、摩耗、温度、湿気、清掃方法を別に評価します。

用途に近い試験片で仕上げ後の質感と寸法を確認してください。

Q4 木材フィラメントで強度が必要な部品を作る際、何に注意しますか?
A

見た目が木に近くても、強度は配合樹脂、造形方向、充填条件に左右されます。薄い爪やねじ部は欠けやすさが問題になることがあります。外観用の小片だけでなく、実際の取り付け形状を含む試験片で確認します。木粉入り材料はノズルの詰まりや摩耗に注意が必要な製品もあります。

候補材料の推奨ノズルと設定を確認し、荷重がかかる形状では同じ向きで試験してから採用してください。

3Dプリンターイメージ
用途・目的別!業務用3Dプリンター3選
       
3Dプリンターイメージ
           

「試作の精度を高めたい」「現場で使える強度部品を内製したい」「最終製品を社内で量産したい」など、業務用3Dプリンターに求められる性能や導入目的はさまざまです。 業務用3Dプリンターを選ぶ際は、自社の課題に合った造形方式や精度、素材への対応力を見極めることが重要です。ここでは、試作・現場改善・量産の三つの用途に適した代表的なモデルを取り上げ、その特長と活用シーンを比較します。

       

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高精度造形と水洗いだけの後処理で、
試作検証をスムーズにしたい

設計/開発部門向け

アジリスタ
(キーエンス)

アジリスタ[キーエンス]の製品

引用元:キーエンス公式HP
https://www.keyence.co.jp/products/3d-printers/3d-printers/

特徴

  • 高精度な試作造形が誰でもできる インクジェット方式と15μmの積層ピッチにより、嵌合や細部形状まで忠実に再現できる高精度な試作造形が誰でも簡単にできるため、設計意図どおりの試作品を素早く確認できます。
  • 後処理は“水洗いだけ”で完了 水溶性サポート材を採用しており、複雑な内部構造でもサポート除去が簡単。後処理が水洗いだけで完結するため、工具や研磨作業が不要で試作検証までの時間を大幅に短縮できます。

公式サイトで
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高強度が求められる治具や機能部品を
内製したい

製造/生産技術部門向け

Mark Two
(Markforged)

Mark Twoの製品画像

引用元:Markforged公式HP
https://markforged.com/jp/3d-printers

特徴

  • 金属に匹敵する強度の部品を造形できる カーボンファイバーなどの連続繊維補強構造により、軽量ながらアルミ相当の高強度を実現。金属加工を待たずに、現場で使用可能な治具やパーツをそのまま造形できるため、改善スピードを落とさず即日対応が可能です。
  • 標準樹脂「Onyx」で優れた耐久性・耐薬品性を実現 ナイロンにマイクロカーボンを混合した独自素材を採用し、高い靭性と耐摩耗性・耐薬品性を両立。長期の使用や厳しい工場環境にも対応でき、現場で安心して使える耐久部品を内製化できます。

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複雑形状の量産部品を内製したい

製造企業向け

ProX SLS 6100
(3D Systems)

Fortus 900mcの製品画像

引用元:キヤノンマーケティングジャパン公式HP
https://canon.jp/biz/product/indtech/3dpsolution/3dsystems/lineup/resin-powder/sls6100

特徴

  • サポート材なしで複雑形状の一体成形が可能 粉末焼結方式(SLS)を採用しており、サポート材を使わずに内部構造を含む複雑形状を一括造形。組み立てや加工を省略できるため、高機能部品の量産にも対応できます。
  • ±0.2mmの高精度と等方性で実用部品を直接造形 高精度かつ高剛性の一体構造を実現し、試作段階だけでなく最終用途部品としても使用可能。品質要求の高い業界(航空宇宙・医療機器など)でも安定した精度を維持できます。

公式サイトで
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