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使い方の手順

500万円未満の高性能な業務用3Dプリンター特集

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。

自分で3Dデータを作成するメリット・デメリット

自分で3Dデータを作成するメリットは、オリジナルの作品が作れるという自由度の高さにあります。

自らデザインしたオリジナルのキャラクターを具現化するのであれば、自分で3Dデータを作成するか、もしくは平面のデザインを作って3Dデザイナーへ発注することも可能です。

なお、3Dデータを作成する3D-CADや3D-CGは有料のものだけでなく無料で提供されているものもありますので、オリジナルにこだわりたい方は無料のものから試してみるのも一つの方法といえるでしょう。

自分で3Dデータを作成するデメリットは、3D-CADや3D-CGを扱うスキルが必要ということ。高いクオリティを求めるのであれば、相応のスキルが求められます。

実物を3Dスキャンするメリット・デメリット

実物を3Dスキャンするメリットは、スキャナーとソフトを使ってスキャンするだけなのでモデリングする必要がなく、現存さえしていればほぼ可能といえる点にあります。

逆にいうと、世の中にないものは3Dデータにできないことがデメリットとなります。

また、3Dスキャンの精度にばらつきがあり、生データにノイズが入ってしまうと、出来上がったものに対して手作業での修正が必要になる場合があります。

配布データを取得するメリット・デメリット

配布データのメリットは、特別な機材やソフト、さらにスキルなども必要ない点です。

ただし、自分の要望に合致するようなデータが見つかるかわからないため、この点がデメリットといえるでしょう。

(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。

3Dプリンターイメージ
500万円未満の高性能な3Dプリンター特集をチェック
       
3Dプリンターイメージ
           

近年の製造品の精緻化に伴い、500万円未満であっても、ハイエンドモデルに匹敵するような性能を備えたミドルクラスの3Dプリンターが、続々登場しています。
ここでは、500万円未満でありながら、高精細、高強度、短納期で造形できる3Dプリンターをそれぞれ紹介します。

       

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500万円未満の
高性能な業務用3Dプリンター特集

近年、製造品の多様化に伴い、3Dプリンターに求められる機能性においても、性能が重視されることがポイントとなってきています。

ここでは、500万円未満のミドルクラスでありながら、高精細高強度短納期で造形できる3Dプリンターをそれぞれ紹介します。各製品の特徴に加えてショールーム情報もまとめました。

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製品名 積層ピッチ 最大造形サイズ
(W×D×H)
造形方式 材料などの特徴
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/

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0.015mm~ 297mm×210mm×200mm インクジェット方式

アジリスタは、国産の3Dプリンターでは数少ないインクジェット方式を採用し、積層ピッチ0.015mmの高精細造形を実現。水溶性のサポート材の為、細部までしっかりと造形でき、部品の組付けまでできる精度を誇ります。

使用可能な材料はUV硬化アクリル樹脂とシリコーンゴム。

樹脂はアクリルに少量のウレタンを配合し、靭性を持たせているため、ネジを締めても割れないことが特徴です。

Mark Two
[Markforged]

Mark Twoの製品画像

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

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0.1mm~0.2mm 350mm×132mmx154mm 熱溶解積層方式+
連続フィラメント方式

Mark Twoは、Markforged独自のカーボンファイバー連続繊維を使用できる方式が採用されています。

これは、造形物の内部にカーボンファイバーで骨組みを組成しながら形作っていく方式です。

これにより、高強度の造形が可能になり、製造工程で使う治具や工具、より強度が求められる部品の製造を行うことができます。

G-ZERO
[グーデンベルグ]

G-ZEROの製品

引用元:PR TIMES公式HP:GUTENBERG社製 プロフェッショナル3Dプリンター G-ZEROの販売開始
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000017.000057289.html

公式HPで
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0.05〜0.250mm 250mmx210mmx200mm 熱溶解積層方式

G-ZEROは、最大500mm/sというスピーディな造形ができます

短時間で造形が可能になり、生産性が向上します。

高速で動くヘッドの振動を抑える技術も搭載し、ハイスピードながら安定感のある造形ができます。

■選定条件
アジリスタ[キーエンス]……2023年7月19日、Googleで「3Dプリンター 高精細」と検索して表示された50万円以上500万円未満の製品のうち、インクジェット方式を採用し、積層ピッチが最小の製品として選出
Mark Two[Markforged]……2023年7月19日、Googleで「3Dプリンター 強度」と検索して表示された50万円以上500万円未満の製品のうち、カーボン素材を使用できるもので、唯一、熱溶解積層方式+連続フィラメント方式を採用している製品として選出
G-ZERO[グーテンベルク]……2023年7月19日、Googleで「3Dプリンター 高速」と検索して表示された50万円以上500万円未満の製品のうち、造形速度が最速の製品として選出しました。