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3Dプリンターのデータ作成

3Dプリンターのデータを作成するには

3Dプリントを行うためには、まず3Dデータを作成する必要があります。
流れとしては「3Dデータを作成」→「STLファイルへの出力・整合性チェック」→「造形パスツールへの変換」→「3Dプリント」→「サポート材の除去」→「仕上げ」となりますが、もっとも手間がかかる工程が3Dデータの作成でしょう。

そこで、3Dデータ作成における表現方法やファイル形式などの解説のほか、STL(OBJ)データで起こりやすいエラーやデータ作成時の注意点などについて紹介します。

 

表現方法(データの種類)

ワイヤーフレーム

中身や面がなく、各頂点を線で結んだ表現をワイヤーフレームとよびます。骨組みだけの状態のため、データ量が少なく表示速度が速いのが特徴。3Dデータ作成においてワイヤーフレームのみを使用することはほとんどありませんが、形状作成の過程では広く用いられています。

サーフェイス(サーフェス)

サーフェイス(サーフェス)とは、骨組み状態のワイヤーフレームに面をはり付けたもの。立体モデルですが、中身がないため体積をもちません。そのため、表面部分を確認したい時などに用いられます。

ソリッド

骨組みと面をもったサーフェイス(サーフェス)に中身(体積)が加わった表現です。体積や質量の計算や干渉チェックが可能。情報が多くデータ量も多いものの、ほとんどの3D CADで用いられています。

ポリゴン

ポリゴンとは三角形や四角形が集まった多面体のこと。3D CGで使用されることが多く、球などの表現も可能。表現可能な範囲が広いものの、追加設計の際に穴がないようにしたり、裏表を混在させないなどの注意点もあります。

データフォーマット(ファイル形式)

3D CADなどで作成されたデータは、各ソフトによって保存されるファイル形式が異なります。しかし作成した3Dデータを3Dプリンターで印刷するためには、ファイル形式を「STL形式」に変換する必要があります。

STL形式はほとんどの3Dプリンターに対応するファイル形式です。すべての立体形状がポリゴンで構成され、ポリゴンの分割数を細かくするほど滑らかな曲面を表現できます。
なお、「OBJ形式」と呼ばれるファイル形式もありますが、STLへの変換出力が可能なソフトもあります。

3Dデータの作成方法5つ

3D CADを使用する

3D CADではワイヤーフレーム・サーフェイス(サーフェス)・ソリッドを用いて点や線、面や体積で3Dデータを作成します。
正確なデータ作成ができるのが強みですが、3D CADでのデータ作成にはある程度の知識が必要になるというデメリットもあります。

3D CADのソフトウェアの種類

3D CADのソフトウェアの種類としては以下が挙げられます。

3D CGツールを使用する

3D CGでは三角形や四角形を組み合わせたポリゴンベースと、曲面を使ってプリント用のデータを作成するスプラインベースの2種類の方法を使って3Dデータを作成します。曲面が多い製品に向いているため、フィギュアなどの作成に適しています。

ソフトウェアの種類

3D CGのソフトウェアで知られているものとして、以下の2つがあります。

実物をスキャンする

3Dスキャナーや3Dプリンターのスキャナ機能で実物をスキャンしてデータを作成します。既に3Dデータ化したいモデルがある場合、3D CADなどを用いるよりスキャンした方が効率が良いことも。

3Dデータをダウンロードする

「3Dプリンターのテストをしたい」「自分で3Dデータを作成する時間がない」という場合は、無料配布サイトからデータをダウンロードする方法もあります。ただし商業利用をしないことや著作権などのルールがあるため、使用の際には注意が必要です。
また、データダウンロードでは既製品しかつくれないため、つくるものにこだわりがある場合はデータを作成する必要があります。

3Dデータ作成サービスを利用する

「3Dデータを作成してオリジナルのものを作りたいけれど、3Dデータを作成する知識や時間がない」という方もいるでしょう。その場合、3Dデータ作成サービスを利用すると良いでしょう。
3Dデータ作成サービスでは、写真やイラストを渡すだけで3Dデータを作成してくれます。なお、サービス内容によっては3Dプリントまで行ってくれる場合もあります。

造形ツールパスデータへの変換

3Dデータを作成しSTLファイルの出力や整合性チェックをした後は、造形ツールパスデータへ変換します。使用する3Dプリンターに合った出力方式に変換できるスライスソフトを選びましょう。なお、3Dプリンターによっては専用のスライスソフトを用意していることもあります。

STL(OBJ)データで起こりやすいエラーについて

STL(OBJ)データにエラーがあると、3Dプリントができません。 STL(OBJ)データで起こりやすいエラーとしては、以下のようなものが挙げられます。

たとえば変換精度とはポリゴンの分割数を意味しますが、変換精度が低いと曲面をただしく表現できなかったり、形状が粗くなることも。そのため変換精度は高めの設定がおすすめですが、ファイル容量が大きくなってしまう場合は調整しましょう。
また、3D CADソフトなどで体積のないサーフェイス(サーフェス)までしかデータ作成を行っていない場合、プリントができません。そのため体積のあるソリッドまで変換してからSTL形式に保存しましょう。
そのほかには、ポリゴンに穴がある場合もプリントできません。ポリゴンに穴がないか確認し、修正してからプリントしましょう。

3Dプリンターデータ作成時に注意すべきポイント

体積がない・厚みがないデータは上手くプリントされない

3Dプリントでは体積がないデータはプリントできません。体積のあるソリッドまで変換しているか確認しましょう。また、薄すぎる3Dデータは上手くプリントされないか、プリントできたとしてもサポート材除去時などに壊れてしまう可能性があります。どのくらいの厚みがあれば良いのかは使用材料や3Dプリンターによって異なるため、強度に不安がある場合はテストプリントしてみると良いでしょう。

積層方向で仕上がりが変わる

積層方向によって造形物の仕上がりや強度が変わります。積層方向はプリントする時のパーツの向きによって異なり、「積層方向に対して垂直にかかる力に弱い」という特徴も。そのため、強度や仕上がりを考慮し、積層方向に注意してデータを作成しましょう。

造形後を考慮し、サポート材に注意

複雑な形状のものをプリントする場合、サポート材の使用が必要です。しかし形状が複雑なことでサポート材の除去時に上手く除去できない・除去時に本体を壊してしまうという可能性も。そのため、複雑な形状の場合はパーツ分けしてプリントするなど、サポート材をなるべく使用しない工夫が必要です。

3Dプリンター用のデータ作成サービスについて

3Dプリントのためのデータ作成には、大きく分けて以下の方法があります。

オリジナルの造形物をプリントしたい場合はデータ作成から対応する必要がありますが、「データ作成に自信がない」「データ作成の時間がない」という場合もあるでしょう。
その場合、データ作成サービスを利用するのがおすすめです。データ作成サービスでは面倒で複雑なデータ作成から対応してくれるため、3Dプリントの知識や技術がない方でも安心して依頼できるでしょう。

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