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知っておくべし!3Dプリンターの基礎知識

3Dプリンターを導入しようと考えている方は、まず3Dプリンターについてよく知っておくことが大切です。3Dプリンターの基礎知識を知っておくことで、間違いのないモデルを選ぶことができ、効率的に目的の造形物を造りだすことができます。このカテゴリでは3Dプリンターの基礎知識をまとめたので、ぜひ参考にしてください。

そもそも3Dプリンターとは?

一般的に紙に印刷をする平面的なプリンターとは違い、3Dプリンターは3次元の立体的な造形物を作ることができるプリンターのことを指します。ものづくりの現場において試作品や小ロット量産品の原型など、さまざまな活用法があります。

3Dプリンターを使うメリット

企業が3Dプリンターを使うことで得られるメリットはたくさんあります。例えば開発期間や製作時間を削減できること、コストを削減できること、品質向上につながること、アイディアをすぐに造形できること、余分な在庫を持たずに済むことなど。

3Dプリンターを導入することで、今まで外注しなくてはいけなかったことが自社でできるようになり、さまざまな面で業務の効率化につながります。

使い方の手順

3Dプリンターはどのように使うものなのか。3次元の造形物を出力するためにはいくつかの段階をクリアしないといけません。

例えば3Dのデータ作り、出力変換、ツールパスデータ出力など。難しいように見えますが、3Dデータさえ作ることができれば、あとは簡単な操作で出力ができるように、各メーカーも工夫しているので問題ありません。

3Dプリンターのデータを作成する方法

3Dプリンターのデータを作成する方法としては、「3D CADや3D CGなどを使って自分でデータ作成をする」「モデルを3Dスキャナーでスキャンしてデータを作成する」「配布サイトからデータをダウンロードする」「データ作成サービスを活用する」などの方法があります。

ただ、3Dデータの作成にはそれなりの知識を求められ、ファイル形式や表現方法などに注意する必要も。また、データ作成には時間も要しますから、「データ作成に自信がない」「データ作成の時間がない」という場合はデータ作成サービスを利用するのがおすすめです。

使用する素材について

3Dプリンターで使用する材料は主に2種類でしたが、最近ではさまざまな材料を使用することができ、造形物の選択肢が増えてきました。それぞれの材料には弾力性や耐熱性などの特徴があるため、目的に適した材料を選ぶことが大切です。

どのくらいの価格のものがあるのか

3Dプリンターは、家庭で使える低価格帯のモデルから、製造業務で使えるハイクラスのモデルまで幅広いラインアップが揃っています。ピンからキリまである3Dプリンター。どの価格でどの程度の造形ができるのかを知っておくことで、コストをかけすぎることもなく満足のいく結果を得られます。

3Dプリンター用語集

造形のために積み上げる1層の厚みを指す「積層ピッチ」や造形物を作るために用いられる造形方式の「光造形」など、3Dプリンター業界では当たり前のように使われている用語がたくさんあります。

当サイトでは3Dプリンターを利用する際に知っておきたい用語を30単語以上まとめました。初めて3Dプリンターを導入する方も自分の知識を改めて確認したい方もぜひチェックしてください。

3Dプリンターの世界シェア

3Dプリンターの世界的なシェアを見ると、「Stratasys(ストラタシス)」や「3D Systems(3Dシステムズ)」がシェアの多くを占めています。一方で金属プリンターでは、ドイツの「EOS」がシェアを獲得している他、近年では小〜中型の3Dプリンターを展開するスタートアップ企業の成長も顕著になり、市場に多様性が生まれ、変動を見せています。

ここでは、3Dプリンターの世界的なシェアについて詳しくまとめています。ぜひ参考にしてみてください。

3Dプリンター活用技術検定とは

「3Dプリンター活用技術検定」は、資格検定試験のひとつです。一般社団法人コンピュータ教育振興協会(ACSP)が2017年から主催してスタートしました。試験の内容は7種類ある造形方法やその素材の特徴、造形方法別の工程、CADデータなどの知識が問われます。

業務用3Dプリンターを使っているエンジニアや、製造業、建設設計、医療関係などの3D造形に興味ある人を対象に、年2回行われている検定です。

世界の3Dプリンター業界(プリンター本体、材料、ソフトウェア)の市場が右上がりになっている中、国内の技術者はまだまだ不足しています。2017年に始まったばかりの資格検定ですが、3Dプリンターの基礎知識を持っているとアピールできる検定試験なので、今後活用できる機会が増えそうな資格です。

3Dプリンターと切削加工法の違い

3Dプリンターと切削加工法の大きな違いは、引き算方式と足し算方式の加工方法という点です。切削加工法は、特殊鋼などの工具や工作機械を使用して素材を切ったり削ったりする、引き算方式で考えられています。

一方、3Dプリンターは樹脂や金属を溶かし、1層ずつ積み重ねながら(積層法)形状を作り出す足し算方式の考え方が基本です。

他にも細かな違いがあり、たとえば金型製造の場合は以下のような特徴が出てきます。

3Dプリンターは、試作品の製作や小ロット・バリエーションの多い生産のケースに実力を発揮しますが、大量生産の対応は難しい傾向にあります。

国内で開催されている3Dプリンタ展を調査しました

日本ものづくりワールドは製造業の「短期開発、生産性向上、品質向上、VA/VE、コストダウン」に寄与することを目的とし毎年開催されています。

日本ものづくりワールドは8つの展示会で構成されており、3Dプリンタ展では製造業に関わる方々のほか、試作設計、開発、購買部門、建設業や娯楽業、広告業などの人々が多数来場し、出店企業との活発な商談を行う場となっています。

今回は3Dプリンタ展の特徴や実際に行ってみてどうだったのか、注目の3Dプリンタ技術などもご紹介していきます。また、今後開催を予定している3Dプリンタ展もご紹介します。

バーチャル展示会(バーチャルショールーム)

2020年2月頃から世界的に流行が始まったコロナ(COVID-19)。この影響は多くの業種に影響を及ぼしました。特に人が密集するようなイベントの多くは中止することを余儀なくされてしまいました。そのため3Dプリンターなどを紹介する展示会の開催も困難になってしまったのです。

そこで企業はバーチャル展示会を開催するようになりました。このページではバーチャル展示会と3Dプリンターについて知ることができるバーチャル展示会を紹介していきます。

レンタルやリースはどうなのか

3Dプリンターの価格は購入を決めるには覚悟がいる価格です。まずは試しに使ってみたいと思っていたり、可能ならリース契約で月々の支払いを抑えたいと思ったりしていないでしょうか。このページで3Dプリンターのレンタルとリースについて解説していきます。

3Dプリンター代行サービスについて

3Dプリンターは以前と比べれば安価で購入できるようになってきてはいますが、安いものであればそこまでの品質は期待できず、また20万円以上もするものを買ったとしても目的や使用頻度によってはそこまで高額なものを買う必要はないかもしれません。

そんな方向けに増えているのが、3Dプリントの代行サービスです。このページでは、3Dプリンター代行サービスを利用するメリットとデメリット、さらに依頼から納品までのおおまかな流れなどをまとめています。

知っておきたい「ものづくり補助金」の利用

3Dプリンターの導入はものづくり補助金の対象となります。大企業ではなく、中小企業や小規模事業者に交付される補助金です。ものづくり補助金以外にも3Dプリンター導入時に利用できる制度があります。このページではそれらの制度について簡単に紹介します。

3D積層造形によるモノづくり革新拠点化構想

2019年1月24日に、3D積層造形によるモノづくり革新拠点化構想(Kansai-3D実用化プロジェクト)が近畿経済産業局によって発表されました。

同プロジェクトは、世界市場の規模拡大が見込める3Dプリンティングにおいて日本が遅れをとっていることから、「2025年国際博覧会に向け、産学官連携のもと3D積層造形技術を発展させて新たなモノづくりの変革モデルを創出しよう」というもの。大学や研究所などの広域ネットワークを3Dものづくり普及促進会(拠点:株式会社立花エレテック)と連携させ、企業へ実用化支援を行う取り組みです。

3Dプリンターで強度の高い造形物を作る方法とは

3Dプリンターで高い強度を持つ造形物を作る場合には、さまざまな方法が考えられます。例えば設計データや造形方法を調整する方法や、後加工によって強化を行う方法などがあります。そのほかにも、造形物の材料として樹脂ではなく金属材料やCFPR(炭素繊維強化プラスチック)、エンプラ、スーパーエンプラなどを使用するといった方法も挙げられます。

3Dプリンターのショールーム

3Dプリンターのショールームは、導入検討者が実機の稼働音や造形精度を肌で感じながら、材料サンプルや後処理工程を比較体験できる施設です。専門スタッフによる運用設計やコスト試算サポートを受けられ、事前予約制にて導入前の疑問を解消できます

設計不具合による手戻りを防ぐには?

設計段階での不具合は、開発コストの増大や納期遅延を招く大きなリスク要因です。こうした手戻りを防ぐ鍵は、早い段階での「現物確認」にあります。3Dプリンターを活用して試作サイクルを高速化し、データだけでは見えなかった課題を早期に洗い出すことで、プロジェクト全体を円滑に進めることが可能になります。

業務用3Dプリンターにおける水溶性サポート材の活用

業務用3Dプリンターの運用では、サポート材の除去が後処理工程の負担になりやすい傾向があります。水溶性サポート材を活用することで、手作業による工数削減や造形物の破損リスク低減が期待できます。後処理の効率化を図りながら、安定した品質を確保する手段として有効です。

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。

       

【特集】
導入前に試せる!
3Dプリンターの
レンタルサービス
※展示会情報あり

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用途・目的別!
業務用3Dプリンター3選

「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、求め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・精度・素材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3つの観点から、それぞれに適した代表モデルを比較します。

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
詳しく見る

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。

公式サイトで
詳しく見る

複雑形状の量産部品を内製したい

製造部門向け

ProX SLS 6100
(3D Systems)

ProX SLS 6100

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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