3Dプリントとは?使い方や活用事例など詳しく解説

キャド研

多くのメリットから、様々な分野で導入が進んでいる3Dプリント。
これまでは高い導入に多額の資金と高い技術力が必要でしたが、技術の進歩によってこれまでより低価格で家庭にも導入できるようになっています。
この記事では、そんな3Dプリントの説明や活用事例、3Dプリントのやり方をご紹介していきます。

3Dプリントとは

そもそも3Dプリントとは、どのような技術なのでしょうか。
まずは3Dプリントと3Dプリンターについて、詳しくご紹介します。

 

3Dプリントとは

3Dプリントは、プラスチックなどの樹脂を何層にも積層していくことで、立体物を造形する技術です。
断面を少しずつ積層して形状を完成させるため金型が不要で、誰でも自由な形状を手軽に作れるのが3Dプリントの大きなメリットです。
素材はプラスチックなどの樹脂が多く使われますが、合金やコンクリート、ゴムなど使用できる材料は多岐に渡ります。
製造方法は様々ですが、紫外線によって硬化する樹脂を使って固めていく方法や、粉末状の樹脂を用いて断面を積層していく方法、樹脂を熱で溶かして断面形状を重ねていく方法などがあります。
3Dプリントを行うためには、立体的な造形ができる専用の3Dプリンターが必要になります。

3Dプリンターとは

3Dプリンターは、インクを使って印刷を行う2Dプリンターとは異なり、素材を積層して立体物を造形できるプリンターです。
3Dプリンターは、業務用のプリンターから家庭用の小型プリンターまで、多種多様な商品が販売されています。
業務用の3Dプリンターはプラスチックやメタル合金、コンクリートなど幅広い素材を材料として使いますが、家庭用の3Dプリンターはプラスチックなどの樹脂を材料としているものが多いです。
製造できる製品も業務用と家庭用では異なり、業務用プリンターは比較的大きく精密なものまで作れますが、家庭用プリンターは小型で簡単なものを製造できる手軽な商品が多いです。
また、3Dプリンターを動かすには、専用のソフトが必要になります。
3DCADを使ったりCGソフトを使って立体的に設計を行い、図面データを2Dプリンターに送ることで3Dプリンターを動かすことができます。

3Dプリントの活用事例

3Dプリントの活用事例
3Dプリントの技術は、様々な分野で活用されています。
どのような分野でどのようにして3Dプリントが活用されているのか、見ていきましょう。

製造の現場

3Dプリントが積極的に活用されている分野に、製造業があります。
製造業では、製品製造の一連の流れの各所に3Dプリントによって作られた製品が用いられています。
主なところでは、製造に用いる「金型」や「治具」に使われています。
「金型」は金属加工に必要な型枠のことで、「治具」は製造の過程で部品や工具の作業位置を固定するための器具のことです。
これらの部品を3Dプリントで作ることで、微妙な金型や治具の修正が簡単にできたり、破損しても同じ金型や治具を早く作れたりするなどのメリットがあります。

模型製作

3Dプリントの技術は建築模型やプラモデル、臓器模型などの製作に活用されています。
3Dプリント技術の進歩により、かなり精密なモデルを製造できるようになっており、ハイクオリティな模型やプラモデルパーツ、フィギュアなどが作られています。
また、オーダーメイド品も従来ではパーツ製造メーカーへ個別で依頼が必要でしたが、3Dプリンターを導入すればコストをかけずに自社製造できるようになりました。

プロトモデルの製作

自動車メーカーや家電メーカーでは、従来からプロトモデルの制作に3Dプリンターが用いられています。
製品の設計や開発の段階では、微妙に形状の異なるプロトモデルを何度も作らなければならないため、低コストでスピーディにモデルを作れる3Dプリントの技術が使われています。
また、最近は自動車や家電製造の分野で、パーツそのものを3Dプリントで製作している事例も増えてきており、コストをかけずに新しい素材を使って製造ができる3Dプリントが活躍しています。

医療現場

3Dプリントは、医療現場において人工骨や入れ歯などの製造に用いられています。
特に歯科医療の現場で3Dプリントの技術の導入が進んでおり、従来のオーダーメイド製造では時間のかかっていた入れ歯やインプラントの製作を3Dプリンターが担っています。
3Dプリントの技術を用いれば、低コストかつ短時間でオーダーメイド品を製造できるので、より患者の体に合ったものを手に届きやすい値段で素早く提供できます。
医療の現場ではさらに、シリコンを利用した人工心臓の製造なども研究が進んでおり、3Dプリントを利用した複雑で精密な医療用具の製造にも期待が高まっています。

3Dプリントのやり方

3Dプリントのやり方

ここからは、実際に3Dプリントを行う際のやり方についてご紹介します。
3Dプリントは、3Dプリンターを購入して自分で製造する方法と、3Dプリントサービスを利用して製造してもらう方法があります。

 

3Dプリンターを使う

3Dプリンターを導入することで、会社でも家庭でも3Dプリントを行うことができます。
3Dプリンターで製品を製造する手順は、5つの工程に分けられます。

  1. 3DCADソフトでデータの作成・出力
  2. 3Dプリンター用のデータに変換
  3. 3Dプリント
  4. サポートの除去
  5. 仕上げ加工

それぞれの工程について、詳しく見ていきましょう。

3DCADソフトでデータの作成・出力

3Dプリントに必要な立体モデルのデータを、3DCADを用いて作成します。
フィギュアなどの曲線が多く複雑な形状の設計には、3DCAD以外に3DCGソフトを用いてデータを作る場合もあります。
データができたら、3Dプリンター用のデータ形式に出力をします。

3Dプリンター用のデータに変換

3DCADなどのソフトで作成したデータはそのまま3Dプリンターで使うことができないため、3Dプリンタ用のデータに変換をします。
一般的にスライスソフトと呼ばれるデータ変換ソフトを使って、3Dプリンターに合わせたデータへ変換します。
3Dプリンターによって造形の方法が異なるため、必要なデータ形式も様々となっており、3Dプリンターの造形方法に合わせたスライスソフトを選ぶ必要があります。

3Dプリント

変換したデータを3Dプリンターで読み込み、データの準備を完了します。
その後、造形に必要な材料のセットや造形台の水平調整などの下準備をしたら、いよいよ3Dプリントが開始されます。
作ったデータに合わせて3Dプリンターが自動で造形を行うので、造形開始のあとは完了を待つだけです。

サポートの除去

完成した造形物には、形状を保持するためのサポート材が付着した状態になっています。
このサポート材は手や工具を使って剥がしていきます。
大掛かりな方法では溶解液を用いてサポートを剥がす方法もあります。
アルカリ溶液などの溶解液に完成した造形物を入れて、手や工具で取り除きにくい場所まで付着したサポートを剥がします。
これには専用の溶解液や設備が必要になります。

仕上げ加工

最後に、研磨や着色などの仕上げ加工が必要になります。
この仕上げ加工は3Dプリンターではできないので、専用の研磨剤などのキットを用いて行います。
最後の仕上げ加工によって見た目の美しさや、耐久性などが変わってくるので、かなり大事な最後の工程です。

3Dプリントサービスを利用する

印刷会社や機械加工会社などで、3Dプリントのサービスを提供している会社があります。
こうした3Dプリントサービスを利用することで、3Dプリンターを持っていなくても3Dプリントを造形することができます。
3Dデータを3DCADなどの専用ソフトで作成し、モデルデータをアップロードすることで造形をしてくれます。
完成したモデルのチェックと修正を指示して代金を支払うことで、完成したモデルを受け取ることができます。
また、会社によっては作成した3Dモデルを一般向けに販売できるサイトもあります。
一度きりのオーダーメイド品などは、3Dプリンターを導入しなくても造形を作成できるため、おすすめの方法です。

3Dプリントとは?まとめ

3Dプリントは低コストでスピーディにモデルを造形できる、新しい技術です。
メリットを生かして様々な分野で活用されており、これからさらに技術の進歩が見込める注目の技術でもあります。
また、3DCADソフトや専用のデータ変換ソフトを用いて、家庭でも3Dプリンターを使うことができます。
注目の3Dプリントの技術を、ぜひ皆さんも使ってみましょう。

法人向けFusion 360 CADセミナー

法人向けFusion360 CADセミナーは、2日間の短期間で座学や実践を集中して行えるので、修了後にはすぐに業務に活かすことができます。3DCADをビジネスに利用したい法人様、またはこれから起業される経営者にもおすすめの短期集中型のFusion 360 の講座です。

3Dプリントとは
最新情報をチェックしよう!
>法人向け Fusion 360 CADセミナー

法人向け Fusion 360 CADセミナー

法人向けFusion360 CADセミナーは、2日間の短期間で座学や実践を集中して行えるので、修了後にはすぐに業務に活かすことができます。3DCADをビジネスに利用したい法人様、またはこれから起業される経営者にもおすすめの短期集中型のFusion 360 の講座です。

CTR IMG