【2024】3Dプリンターで自由研究をする方法！アイデアや課題についても解説

これまで一般の家庭では値段が高すぎて手が出せなかった3Dプリンターですが、近年では安いものだと1万円台で購入できるため3Dプリンターを持つ家庭も増えています。そんな3Dプリンターですが、自由研究でも活用することができます。

また、3Dプリンターを使用する自由研究は子供の創造力や発想力を豊かにするなどメリットもあります。

本記事では3Dプリンターを使用して自由研究課題を作る手順やアイデアなど紹介します。

3Dプリンターとは？

3Dプリンターとは、3DCADや3DCGなどのソフトウェアで作成されたデータをもとに立体造形が行える機器です。一般的にプリンターと呼ばれるインクを吐出し文字や図を描く機器と仕組みは同様です。

3Dプリンターで作成できるモノは幅広く、小物や雑貨だけでなく、車や飛行機などのパーツ、近年では住宅を建築できるほどまで技術が発展しています。

あらゆるビジネス現場において需要が高まっている3Dプリンターは教育現場での導入も進んでおり、3Dプリンターを使用できるスキルや知識を子供の時に身につけておくことで、将来の進路選択の幅は大きく広がります。
しかし、3Dプリンターを使用する機会は多くないため、自由研究課題において3Dプリンターの活用は知識やスキルを身につける大きなチャンスと言えるでしょう。

3Dプリンターの概要について詳しく知りたいという方は以下の記事を参照ください。

3Dプリンターとは？基礎知識とおすすめ3Dプリンターを紹介

3Dプリンターを活用して自由研究課題を作る手順

3Dプリンターを活用して自由研究課題を作る際は以下の手順に沿って行いましょう。

1. 造形するものを決める
2. 3Dプリンターとデータを用意する
3. データをもとに造形する
4. 研磨や塗装で仕上げを行う

手順①造形するものを決める

まずは自由研究課題に沿って造形するものを決めていきましょう。学校から指定のモノがあるのであれば、3Dプリンターで造形できるかを確認し、なければ実際に造形したいモノを決めてください。

ただし、1つ注意したいのが3Dプリンターはあらゆるモノを造形できるわけではないということです。特に家庭用3Dプリンターは造形できるサイズも限られているため、造形可能な範囲で作成するモノを探しましょう。

手順②3Dプリンターとデータを用意する

造形できるモノが決まれば、3Dプリンターとデータを用意します。3Dプリンターと材料だけでは造形ができないため、データを用意しなければいけませんが、CADソフトやCGツールをいきなり扱うのは難しいでしょう。

そのため、まずはWeb上に配布されている無料データを活用してみてください。無料データはダウンロードすればすぐに使用することができます。

手順③データをもとに造形する

準備が整ったら用意したデータをもとに造形を行っていきます。この時に行う作業はありませんが、材料切れやプリントミスだけ確認し造形ができるまで待ちましょう。

また、3Dプリンターによっては造形エリアによってカメラがついていることで離れた場所でも確認できる機種もあります。

手順④研磨や塗装で仕上げを行う

造形が終了すれば立体モデルを3Dプリンターから取り出しますが、造形プレートにくっついている可能性もあるため注意が必要です。
また、必要に応じて研磨や着色を行い仕上げを行っていき、最後まで子供から目を離さないように一緒に行いましょう。

3Dプリンターのテーマや造形したいモノが決まらないという方は以下の記事も併せてご覧ください。

【2024】簡単ですごい自由研究7選！小学生～中学生のおすすめテーマを一挙紹介

3Dプリンターで作成できる自由研究アイデア5選

3Dプリンターで作成できる自由研究アイデアは様々ですが、ここでは以下5つ紹介します。

• パズル
• お皿
• フィギュア
• ペン立て
• ティッシュケース

アイデア①パズル

引用：minne

自由研究課題でパズルを作成すれば、3Dプリンターの知識だけでなく思考力の向上など知育効果を高めることも可能です。
造形できるパズルの種類は、

• 立体パズル
• 平面パズル
• テトリス

などがあり、造形後は子供と楽しむことができます。

アイデア②お皿

引用：minne

3Dプリンターでお皿を作成できれば、普段の食事でも活用できます。ただし、お皿などの食器を造形して使用する際は、材料よって人体に害を及ぼすものもあるため注意してください。

アイデア③フィギュア

引用：minne

3Dプリンターではフィギュアの作成も可能です。Web上にもフィギュアのデータのは数多くあるため、作成したいキャラを造形できるでしょう。ただし、造形したものを販売・譲渡することは法律で禁止されているため、造形後は自宅に飾っておきましょう。

アイデア④ペン立て

引用：minne

ペン立てを作成して子供が使用すれば勉強する意欲も向上するでしょう。また、ペン立ては比較的簡単に造形できるため造形に慣れたら、複雑な形状や着色をして、色々なペン立ての作成に挑戦してみましょう。

アイデア⑤ティッシュケース

引用：minne

ティッシュケースは日常でも使用できるアイテムであり、上記写真のような縦長に造形すれば花瓶としても使用することが可能です。ただし、花瓶として使用する場合は底が抜けないよう耐久性に優れた造形方式を選びましょう。

自由研究の作品ができるおすすめ3Dプリンター

3Dプリンターをまだ持っていない方は紹介する以下3つの機種がおすすめです。

• Creator Pro2
• ELEGOO Neptune 4 Plus
• Aning

おすすめ3Dプリンター①Creator Pro2

Creator Pro2は同軸に配置された独立式デュアルヘッドにより材料を交互に交代して使用できるため、同時に複数のモデルの造形が可能です。お子様が2人以上いる方は自由研究課題の作成を短縮できます。
メンテナンスも容易な構造となっており、価格も10万円以内で購入できるため初心者におすすめです。

おすすめ3Dプリンター②ELEGOO Neptune 4 Plus

引用：Amazon

ELEGOO Neptune 4 PlusはプリインストールされたKlipperファームウェアが付属しているため、印刷品質を維持しながら、最大 500mm/s (デフォルト 250mm/s) という印刷速度が実現します。

X軸とY軸の両方に加速度センサーが搭載されており共振補正を自動校正して振動を最小限に抑え、印刷精度を向上します。

おすすめ3Dプリンター③Aning

引用：Amazon

1万円台で購入できるAningは独自のウェブサイトが用意されているため、ダウンロードする教育・動物植物・パズルゲーム・家庭用品・建築シリーズなどのさまざまな種類の3Dモデルを提供して、好きなアイテムを印刷できます。

PLAフィラメント素材付きなので手元に届けばすぐに造形が可能、初心者におすすめの3Dプリンターです。

自由研究の参考データを取得できるおすすめサイト

自由研究の参考データを取得できるおすすめサイトを3つ紹介します。

• Thingiverse
• CGTrader
• MyMiniFactory

おすすめサイト①Thingiverse

引用：Thingiverse

Thingiverseは250万以上のデータが配布されており、無料でダウンロードができます。とにかく3Dデータが豊富であるため、自由研究課題で造形したいモノが見つかるでしょう。ただし、サイト全てが英語表記なので、子供だけで使用するのは少しハードルが高いです。

おすすめサイト②CGTrader

引用：CGTrader

CGTraderは有料と無料のデータがあり、900万人以上が利用する大手3Dデータ登録サイトです。日本語にも対応しているため使いやすく、カテゴリや価格など詳細な検索条件を指定できるのが特徴です。

おすすめサイト③MyMiniFactory

引用：MyMiniFactory

MyMiniFactoryは多種多様なカテゴリからデータを選ぶことが可能で、特に彫刻やフィギュアのデータが多いため、自由研究課題のクオリティーを上げることができるでしょう。実際に3Dプリントした写真を投稿されているため、造形後のモデルをイメージしやすいのも特徴です。

3Dプリンターで自由研究課題を作る際の注意点

最後に3Dプリンターで自由研究の行う際の注意点以下3点を解説します。

• 子供に付き添って造形を行う
• データをダウンロードする際は悪質サイトに気をつける
• 造形を通して気付いた点をまとめる

子供に付き添って造形を行う

3Dプリンターや取り扱う材料によっては危険なモノもあります。例えば、光造形方式の3Dプリンターはレジンという材料を使用しますが、人材に有害であるため十分な換気が必要です。

また、造形エリアが剥き出しになっている3Dプリンターは造形中に触れることで火傷などのリスクもあるため、最後まで付き添って造形を行いましょう。

データをダウンロードする際は悪質サイトに気をつける

Web上で3Dデータを配布しているサイトには悪質なサイトもあります。悪質なサイトで万が一ダウンロードしてしまうとウイルスの感染や情報漏洩の危険性もあるため、サイトを利用する際は評価や口コミを確認しましょう。

造形を通して気付いた点をまとめる

自由研究課題を行って終わりではなく、造形を通して気付いた点をまとめると次に活かすことができます。初めは造形に失敗することもありますが「なぜ造形に失敗したのか」「どうしたら造形をうまくできるのか」などをまとめましょう。

3Dプリンターで自由研究課題の作成についてまとめ

3Dプリンターは自由研究に活用することができるだけでなく、考える力を鍛え知識やスキルを身につけておくことで将来の選択肢の幅が広がります。また、自由研究を行う際は子供が作りたいモノを優先し、最後まで付き添ってやりきりましょう。

本記事を参考に3Dプリンターを活用し、自由研究課題を行ってみてはいかがでしょうか。