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使い方の手順

3Dプリンターのデータ作成から出力まで。どのような手順で行われているのかを紹介します。

3Dプリンターの使用方法

3Dプリンターを使って造形物を作るには、どのようなステップが必要になるのかご存知でしょうか。3Dプリンターによって出力方法は異なります。現在販売されている3Dプリンターは積層方式が多く流通しています。積層方式といってもさまざまですが、出力するまでの流れはほぼ同じです。ここでは一般的な3Dプリンターの使用フローを紹介します。

(1)データを作成する

3Dプリンターを使うには、もとになる3Dデータが必要です。3Dデータを作るには次の3つの方法があります。

企業で3Dプリンターを使う場合は自社でのデータ作成は必須ですが、個人の場合は無料の配布サイトからのダウンロードデータでもさまざまな造形物を作ることができます。

手作業で製作したモノやすでに製造が終了してしまった製品など、2Dでの設計データさえ残っていない場合ではこの手段が有効です。ただし、スキャンしたデータをそのまま出力してもノイズが混じることが多いと言われています。そのため3Dデータに変換して修正する必要が出てきます。

(2)STL形式での出力、または変換

3Dデータは色々なソフトや無料ダウンロードで作成したり手に入れたりすることができますが、さまざまなデータ形式があります。一般的に3DプリンターではSTL形式と呼ばれるデータ形式を扱うため、元データ(3Dデータ)をSTL形式に変換しなくてはいけません。

STL形式ならすべての立体形状がポリゴン(極小の三角形の平版)で構成されます。このポリゴンの分割数を細かくしていくことで曲面の滑らかさを表現することが可能です。昨今販売されている3DCADソフトの多くがSTL形式でのデータ出力をサポートしています。このSTL形式は、立体をポリゴンで表現するシンプルなデータ形式なので汎用性が高いのが特長。一方で物理的に整合成が取れないデータが生成されることもあるため、必ずしも3Dプリンターで正しく立体物を造形する保証はありません。このようなことがあるので、STL形式データ検証用のツールも3Dプリンター購入時には導入する必要があると言えるでしょう。

(3)造形ツールパスデータに変換する

STLデータに破損がないかを確認したら、スライスソフトを使ってSTLデータをツールパスデータに変換します。3Dプリンターでは一般的に樹脂を一筆書きするように一層一層積み重ねて造形していきます。この動きをするためには、STLデータを一層一層スライスしてヘッドを動かす必要があり、データを今度はツールパスデータと呼ばれるものに変換します。これで元の3Dデータが3Dプリンターを動かす最終的なデータ形式まで変換されたこととなります。

大手メーカーなどの3Dプリンターでは、各々専用のスライスソフトが用意されていることがほとんどです。一般消費者向けのモデルでは、フリーソフトの利用を前提に作られたものもあります。

(4)データを読み込ませて出力する

ツールパスデータが完成したら、そのデータを3Dプリンターに読み込ませて出力を行います。データを読み込ませて出力する方法は2通りあります。ひとつはパソコンを必要とせず単体で動作する3Dプリンターで、USBメモリなどに保存してある直接読み込ませます。もうひとつはパソコンからの制御で動作するため出力時にはパソコンも稼働させて専用ソフトを動かす3Dプリンターです。データさえ完成すれば3Dのプリントは簡単なクリックでできる場合がほとんどになるので、難しい操作の必要はなく、造形物を出力することができます。

(5)サポート材の取り外し

3Dプリンターの造形方式でFDM方式やマテリアルジェット方式などでは、造形完了直後には、サポート材が目的物の周囲に残ります。サポート材とは造形物を作るときに支えとなる副材のことです。このサポート材を除去する方法は主に2つあります。

1つは直接手で剥がしたり、工具などを使うブレイクアウェイ(物理的にサポート材を剥離する)です。サポート材の除去作業に特殊な知識や設備が不要というメリットがあります。しかし、造形物が複雑な形状をしていたり、細かい造形があると取り残しや造形物そのものを壊してしまう恐れがあります。

2つめは専用の溶解液を使う方法です。ソリュブル(サポート材を溶解して剥がす)方法と言います。この方法ならば造形物を破損する可能性も低く、人的作業が短時間で済むメリットがあります。ただし、特殊溶液を使用するので、専門的な知識に加えて専用の設備が必要となる場合があります。また溶剤の種類によっては産業廃棄物となるので、処分に費用と手間が多くかかることを考慮しなければなりません。

(6)仕上げ作業

従来の工法と比べて3Dプリンターによる造形は、特殊な形状の創作や試作品の作成・開発期間の短縮などいくつかのメリットがあります。しかしながら万能ではなく、精度、強度などに制限があるため使用方法は限定されてしまいます。この弱点を克服するのが仕上げ加工です。

例を挙げると3Dプリンターによって作られた造形物にネジ加工をすることもできます。また表面研磨を行い、塗装をすれば滑らかさを出すことも可能です。こうすれば意匠目的のプロトタイプ製作や展示会用の模型などにも適する造形物を作れるでしょう。

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