3Dプリンターと聞くと、未来のテクノロジーや専門家向けの難しい機械というイメージを持っていませんか?
そのイメージはもう過去のものです。
今や3Dプリンターは、私たちの生活に驚くほどの創造性と利便性をもたらす、身近なツールへと進化を遂げ、市販品では見つからないピッタリサイズのグッズや、自分だけのデザインを施したデザインの1品、さらには壊れてしまった家電等の部品まで、アイデア次第で様々なものを自宅で作り出すことが可能です。
この記事では、(高価そう)(難しそう)といった先入観を覆し、3Dプリンターの基本的な仕組みから、初心者でも失敗しない使い方のステップ、そして(こんなことまで出来るの!?)と驚くような活用事例まで、誰にでも分かるように丁寧に解説していきます。
この記事を読み終える頃には、あなたも3Dプリンターが持つ無限の可能性にワクワクしているはずです。
※積層を解り易く解説します。
積層とは、材料を何層にも重ね合わせて薄い槽を何層(層状)に積み重ねていく事です。
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① Elegooのスライスソフト(上段)
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そもそも3Dプリンターって何?基本の仕組みを簡単解説
3Dプリンターとは、一言で言えば【3Dデータを元に立体物を作り出す機械】です。 紙に文字や絵を印刷するプリンターのように、3Dプリンターは樹脂や金属などの材料を一層一層積み重ねていくことで、設計図通りの立体を造形します。この技術は(積層造形)と呼ばれ、従来の金型を使ったり、金属等を削り出したりする方法とは全く異なるアプローチで、ものづくりに革命をもたらしています。
【足し算】の発想が複雑な形を可能にする
Q – 1 3Dプリンターって、結局どのような事が出来るプリンターなんですか?紙に印刷するのとは全然違うように思えます。
A – 1 良い質問ですね。
確かに、紙のプリンターがインクで平面(2D)を描くのに対し、3Dプリンターは樹脂などで立体を作るので、全く違うものです。
共通しているのはデジタルデータを元に、少しずつ樹脂を熱で溶かし出力して形にするという点です。
(2D)紙のプリンターがインクの点を集めて文字や絵をで描くように、(3D)プリンターは樹脂の薄い層を積み重ねて3Dの立体物を細かく描いていきます。
2D、3Dプリンターは、次元は違えどデータを元に印刷(プリント)するという基本動作が同じなので積層する機械を3Dプリンターと呼んでいるのです。
Q – 2 3Dプリンターの積層造形って、具体的にどうやって層を積み重ねているのですか?
A – 2 最も一般的な熱溶解積層方式(FDM)の説明します。
3Dプリンターは樹脂を溶かすためにフィラメントと呼ばれる糸状の樹脂を、シャープペンの先のようなノズルを高温にして樹脂を溶かしプリントします。
プリンターは、コンピューターからの指示通りに、このノズルを正確に動かしながら、溶けた樹脂をテーブル(プラットフォーム)の上に線状に溶けた樹脂を押し出していきます。
※(プラットフォームとは下敷きの様な鉄板にコーテイングがしてあるものです)
各デザインの指示に従い1層目の作業(1段目)が終わると、ノズルが少し上に移動し、今度は1層目の上に二層目を造形しいていきます。
この作業を何百、何千回と繰り返すことで、データ通りの立体物(積層造形物)が完成します。
Q – 3 3Dデータがないと何も作れないのですか?絵を描くみたいに直接操作はできないのでしょうか?
A – 3 はい、あなたのアイデアを3Dプリンターに直接送信する事はできません。
3Dプリンターは、必ず3Dデータという設計図を元に動きくため、プリンターを直接手で動かして粘土細工のように造形することはできません。
データを用意する方法は様々で、専用ソフトで自分で設計するだけでなく、インターネット上にある膨大な数の無料データをダウンロードして利用することもできます。
機種にもよりますが、最近ではスマートフォンのアプリで簡単に3Dモデルを作成したり、写真を元に3Dデータを生成したりするサービスもあり、データ作成のハードルはどんどん下がっています。
Q – 4 3Dプリンターで作ったものは、お店で売っているプラスチック製品と同じくらい丈夫なんですか?
A – 4 フィラメントの種類により一概には言えませんが、作り方や材料次第で、市販品に匹敵する、それ以上の強度を持たせることも可能です。
3Dプリンターで作られた物は、薄い層が重なってできているため、層と層が剥がれる方向に力がかかると弱い場合がありますが、スライサーソフトで内部の密度を高く設定したり、強度に優れたPETGやABSといった材料を使う事で、実用上十分な強度を持つ造形部品を作ることができます。
実際に、自動車のカスタムパーツやドローンのフレームなど、高い強度が求められる場面でも3Dプリンターは活用されています。
Q – 5 (切削加工)と(積層造形)の違いがよく分かりません。
A – 5 鉄や木を削って車のホイルや人形を削つて作るのが切削加工(引き算のものづくり)です。
切削は大きな鉄や木の塊から不要な部分を削り取るため、材料の無駄が多くなりますが、表面が滑らかで高い精度が出せます。
粘土を積み上げて像を作るのが積層造形(足し算のものづくり)とイメージすると分かりやすいと思います。
一方、積層は必要な分だけ材料を積み重ねるため、材料の無駄が少なく、中が空洞で複雑な形状も作れます。
どちらが良いかは一長一短で、作りたい物の形状や数、で使用する場所や状況、求められる精度によって使い分けられています。
Q – 6 3Dプリンターの技術は、いつ頃からあるのですか?最近急に出てきたイメージがあります。
A – 6 3Dプリンターの基本的な技術は、1980年代に日本やアメリカで発明されており、約40年程の歴史があります。
当時は非常に高価で、主に大企業の試作品開発などに使われる専門的な機械でした。
しかし2000年代後半に、基本技術の特許がいくつか切れたことをきっかけに、世界中の企業や個人が安価なモデルを開発、販売できるようになりました。
その結果、価格が一気に下がり、性能も向上したため、ここ10年ほどで急速に身近な存在になったのです。
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② Elegooのスライスソフト(中段)
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何が作れるの?趣味から仕事まで広がる3Dプリンターの活用事例
3Dプリンターの最も身近で楽しい使い方が、趣味やアートの分野です。 自分の頭の中にあるイメージを、世界に一つだけの作品として形にすることができます。市販されていないデザインのフィギュアや、自分だけのオリジナルアクセサリー、好きなキャラクターの模型など、創造性を存分に発揮できます。 アイデア次第で、これまでにないアート作品を生み出すことも夢ではありません。
趣味の世界、自分だけのオリジナルグッズを創造する
Q – 1 趣味で使いたいのですが、具体的にどんなものが人気ですか?
A – 1 趣味の分野では、個人の(好き)や(欲しい)を形にする事が人気です。
自分でデザインしたオリジナルのスマートフォンケースや、ゲームのコントローラーを置くための専用スタンド、好きなアニメキャラクターのフィギュアやミニチュアなどがよく作られています。GoProなどのアクションカメラ用の特殊なマウントパーツや、ドローンのカスタムパーツなど、市販品では満足できないニッチな需要を自分で満たせるのも魅力です。
創造力を働かせれば、可能性は無限に広がります。
3D Cadもフリーから有料なものもあります。(Fusion 360が有名です)
3Dデザインの丸や四角、三角、色々な形を組み合わせてデザインを構築するソフトもあり、自分好みのアイテムを作る事が出来るため、その間に3D Cadの勉強や、プリンターに接続するスライスソフトの詳しい微調整等を学べば、より良い造形物が出来るでしょう。
Q – 2 3D プリンターをビジネスでの活用というと、大企業だけの話ではありませんか?中小企業や個人事業主でもメリットはありますか?
A – 2 もちろんあります。むしろ、小回りの利く中小企業や個人事業主にとってこそ、3Dプリンターは強力な武器になります。
例えば、建築家が顧客へのプレゼン用に精巧な建築模型を素早く作ったり、部品加工業が部品の試作前の部品を何パターンも作って検討したりできます。
小ロットのオリジナル商品を製造してネットショップで販売することも可能で、高価な金型が不要なため、在庫リスクを抱えることなく、多品種少量生産のビジネスを低コストで始められるのは大きなメリットです。
Q – 3 医療分野で使われる臓器のモデルとは、どんなものですか?手術の練習に使えるくらいリアルなのでしょうか?
A – 3 医療用の臓器モデルは、患者さん自身のCTやMRIのデータを元に作られる、非常に精巧なレプリカです。
硬い樹脂ばかりではなく、柔らかい素材を使って実際の臓器に近い感触を再現することも可能のようです。
これにより、医師は手術前に、がんなどの病変がどこにあり、どの血管を避けるべきかなどを、モデルを手に取って立体的に確認できるようです。
Q – 4 工業高校や専門学校、大学等の教育現場では、生徒たちが何を作っているのですか?
A – 4 教育現場では、子供たちの創造力や問題解決能力を育むツールとして活用されています。
社会の授業で歴史的建造物のミニチュアを再現したりします。
技術の授業では、生徒自身が(こんなものがあったら便利だな)と考えた道具を設計し、実際に作って試すというプロジェクト学習が行われていっるようです。
頭で考えたアイデアを、自分の手で形にするという成功体験は、生徒たちの学習意欲を大いに刺激になるようです。
3D Cadの設計に精通するので盛んに使われているようで、とある学校では、3Dプリンターを組み立てしたりしている所もあるようです。
Q – 5 壊れた家電の部品を自分で作って修理できるって本当ですか?
A – 5 はい、状況にもよりますか、本当です。
例えば、掃除機のノズルの変換アダプターや冷蔵庫の取っ手、冷蔵庫の棚の小さな部品が割れてしまったりした場合、その部品を計測し、紙に書き込みその後に3Dデータを自分で設計するか、似たものを探してダウンロードできれば、3Dプリンターで複製して修理することが可能です。
3D Cadが使用出来れば、測定して部品をカスタムで作る事も出来ます。
もちろん、強度や耐熱性が必要な部品の場合は、適切なフィラメントの材料選びと設計が重要になります。
メーカーの部品供給が終わってしまった古い部品でも、3Dプリンターがあれば長く使い続けられる可能性が上がります。
Q – 6 食べ物を作る3Dフードプリンターの様な機械があると聞きましたが、どんな仕組みなんですか?
A – 6 フードプリンターと呼ばれるものが存在します。
基本的な仕組みは熱溶解積層方式(FDM)と似ていますが、樹脂の代わりにソフトクリームの生地やチョコレートやクッキー生地、マッシュポテトなどのペースト状の食材を使い、ノズルから押し出して形を作っていきます。
複雑なデザインのケーキのデコレーションや、キャラクターの形をしたクッキーなどを正確に作ることができます。
武蔵エンジニアリングと言う所がフードプリンターを作成しています。
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③ Elegooのスライスソフト プリンターヘッド軌跡(下段)

こーすけ君、3D Cadが出来ないけど、3Dプリンターを3台も持っているけど何を作っているの?

会社に入社して1年経ちますが、仕事の合間に3D Cadの勉強をして、早くオリジナルのデザインを作りたいのですが、他のソフトで形の組み合わせ次第で3D Cadのようなデザインも出来るので、そのデザインソフトで データーを作り、スライスソフトに送り、プリンターにG コードを送り造形しています。
僕は、Bambu Lab A1とA1 muniの両方にAMS Liteを付けており、ElegooのSaturn 4 Ultra 16Kでフィギュアを作成してます。

まるで会社にあるマシニングセンターやNCの工作機械と変わりないじゃないですか‼

この前こーすけ君の家にお邪魔させてもらったんだけど、3Dプリンターに未来を感じて、先週ElegooのNeptune 4 Maxを購入して、今色々な物を製作しているんだ。
このプリンターは簡易組み立て機器で、ねじの締め込みで3Dプリンターを組み立てたんだ。
プリンター付属のUSBメディアからPCにスライスソフトをインストールし、その後3D プリンターとPCをWi-Fiで接続させ、パソコンの中にあるCadのSTLデーターをスライスソフトに読み込ませて、フィラメントの種類や大きさ、ノズルの大きさ、積層する時の速度、品質等を調整して、STLデーターをその3Dプリンターに合う様に積層造形する手順を微調整し直しその新しいデーターをスライスソフトで確認し、問題なければ、そのデーターを3DプリンターにG コード変換ー数値に置き換えます。(ボタンを押すだけです)
その積層ルートを数字化して(位置)プリンターにsに置き換えてプリントしていきます。
※ X-左右(ヘッド)、Y-前後(テーブル)、Z-高さ 上下(ヘッド)、

こーすけ君は、3D Cadの勉強中だど、ちょこおよりも3Dプリントした部品がが綺麗でぴったんこだね。

こーすけ君は、僕にフィギア姫をプレゼントしてくれたの‼
僕は、フィギュア姫と結婚するんだ💛

ちょこおがNeptune 4 Maxをバラバラにして、カスタマイズしてるよ?
初めから作りこんでいる高級機を買えば、苦労しないのにね。
綺麗に造形してたのに、何故カスタマイズするのかな???
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スライスソフト G-コード確認デモ①スタート
初心者でも安心!3Dプリンターの使い方5ステップ
3Dデータが用意できたら、次はそのデータを3Dプリンターが理解できる言葉に翻訳する(スライス)という作業を行います。 この工程では(スライサーソフト)という専用ソフトウェアを使い、3Dモデルを薄い層に分割して、プリンターの動きを指示するデータ(Gコード)に変換します。 ここで層の厚さや造形の密度などを設定することで、仕上がりの品質や強度、造形時間を調整することができます。
3D Cadデータを翻訳する(スライス)作業
Q – 1 3Dデータを作る(3D-CAD)って、専門家が使う難しいソフトじゃないんですか?初心者には無理ですよね?
A – 1 かつては高価で専門的なソフトが主流でしたが、今は初心者でも無料で直感的に使える3D CADソフトがたくさんあります。
例えば【Tinkercad(ティンカーキャド)】というブラウザ上で動く無料ソフトは、まるで積み木を組み合わせるような感覚で、簡単な図形を足したり引いたりしてモデルを作成できます。
より本格的なFusion 360やSolidworksもあり、Fusion 360の個人利用であれば無料で使えるなど、学習環境は非常に整っています。(Free cadもあります)
まずは簡単なソフトから始めて、徐々にステップアップしていくのがおすすめです。
3Dマシンも小さな物から初めて行くと抵抗が無く楽しめ、フリーデーター等を活用し造形作業し、徐々に慣れて行けば、嫌にならずに作業できるでしょう。
Q – 2 ネットでダウンロードできるデータは、どこで探せばいいですか?おすすめのサイトはありますか?
A – 2 3Dデータを共有する専門のウェブサイトがいくつかあります。
最も有名で利用者も多いのが【Thingiverse(シンギバース)】や【Printables(プリンタブルズ)】です。(3Dメーカーも3Dデーターのウェブサイトを所有しています)
これらのサイトには、世界中のユーザーが投稿した数百万点もの3Dデータが無料で公開されており、日用品からアート作品、便利なツールまで、ありとあらゆるものが見つかります。
キーワードで検索して、気に入ったデータをダウンロードするだけで、すぐに3Dプリントを始められ、まずはこうしたサイトを覗いて、何が作れるのか見てみるだけでも楽しいですよ。
Q – 3 スライサーソフトの役割がよく分かりません。なぜこの作業が必要なのですか?
A – 3 3Dプリンターは、3Dモデルをそのまま理解することはできません。
プリンターが理解できるのは、X軸、Y軸、Z軸のどの座標(数値)基準点など
例ーゼロ点を基準に、X軸 – 右に10㎜、Y軸 – 奥に40㎜、高さ1,5mmから、次に何処に行くのか、斜めや、右や左、円を描く等を数値化して指示をする為の数値化をG コードと言います。
このG コードには、どれくらいの量の樹脂を出すか、温度、風量といった命令も同時にします。
スライサーソフトは、完成形である3Dモデルを、肉のスライスのように非常に薄い層に分解し、その一層一層をどういう順序で、どんな速度で描いていくかという、具体的にプリンターの動作計画を行い(Gコード数値化)に変換する翻訳機的な役割を果たします。
この翻訳の作業があるからこそ、プリンターは設計図通りに動けるのです。
Q – 4 3Dプリントには、どれくらいの時間がかかりますか?
A – 4 プリント時間は、作る物の大きさと複雑さ、品質、ノズルの大きさ等の4つの要素で大きく変わります。
数センチ角の小さなキーホルダーなら10分~30分程度で終わることもありますが、手のひらサイズのフィギュアなら数時間、大きな部品になると10時間以上、特大の製作物の場合によっては、数十時間かることもあります。
スライサーソフトで層の厚さを薄くして品質を上げたり、内部の密度を高くして強度を上げたりすると、その分プリント時間は長くなります。
スライサーソフトを使えば、プリント前に正確な所要時間を確認し、品質や強度調整をすることができます。
Q – 5 3Dプリントがよく失敗すると聞きますが、初心者が特に気を付けるべきポイントは何ですか?
A – 5 最も重要な事で、最も多くの方がつまずくのが1層目の定着です。
1層目がプラットフォームにしっかりと貼り付かないと、途中で造形物が剥がれてしまったり、反ってしまったりして、造形の失敗に繋がります。
これを防ぐには、ノズルとプラットフォームの高さを適切に調整するレベル調整が不可欠で、プラットフォームの温度、フィラメントの湿度管理も重要で、プラットフォームにスティックのりを塗って定着を助ける方法も有効です。
もちろん、プラットフォームの洗浄、脱脂が重要になり、最初の数層が綺麗に出力されているかをしっかり見守ることが、成功への一番の近道です。
Q – 6 プリントが終わったら、すぐに完成品として使えますか?何か後処理が必要ですか?
A – 6 多くの場合、プリントが終わった後に後処理と呼ばれる作業が必要です。
特に、複雑な形状や宙に浮いた部分を造形するために付いていたサポート材という支え材を手やニッパーで取り除く作業が発生します。
サポート材の数量や場所、形状、(軽層、普通、重層)などをスライスソフトで調整し、積層の確認をスライスソフトで行うと後処理が楽です。
また、熱溶解積層方式(FDM)では表面に積層の継ぎ目の跡が残るので、より滑らかな仕上がりにしたい場合は、紙やすりで磨いたり、塗装したりします。
光造形方式(SLA)の場合は、未硬化のレジンをアルコールで洗浄し、UVライトで二次硬化させる作業が必須となります。
この一手間が完成度を大きく左右します。
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スライスソフト G-コード確認デモ②中間
どれを選べばいい?3Dプリンターの種類と特徴
現在、家庭用として最も普及しているのが(熱溶解積層方式(FDM))です。 この方式は、フィラメントと呼ばれる糸状の樹脂材料を熱で溶かし、ノズルから押し出して一層ずつ積み重ねていきます。 仕組みがシンプルで扱いやすく、本体価格や材料費が比較的安価なのが最大の魅力。 初めて3Dプリンターを購入する方や、まずは気軽に始めてみたいという方に最適な方式と言えるでしょう。
熱溶解積層方式(FDM)
Q – 1 初めて買うなら、やっぱり一番安い熱溶解積層方式(FDM)が良いのでしょうか?
A – 1 はい、ほとんどの方にとって最初の1台には熱溶解積層方式(FDM)が最適です。
その理由は、本体価格が数万円からと手頃なだけでなく、材料であるフィラメントも安価で色の種類が豊富なため、ランニングコストを抑えながら色々試せるからです。
構造が比較的シンプルで、トラブルが起きても原因を特定しやすく、自分でメンテナンスする情報もインターネット上に豊富にあります。
まずはFDM方式の3Dプリンターの基本を学び、作りたいものが明確になってから、より高精細な光造形方式などを検討するのが良いでしょう。
Q – 2 【光造形方式(SLA/DLP)】のレジンは、取り扱いが難しいと聞きました。具体的に何に注意すべきですか?
A – 2 光造形方式で使う液体レジンは化学物質であり、いくつかの注意点があります。
皮膚に直接触れるとかぶれなどのアレルギー反応を起こす可能性があるため、必ず手袋や保護メガネ、防塵マスクなどを着用して扱いましょう。
レジンは、有機溶剤で特有の匂いや揮発性があるため、作業中の部屋は、十分に換気を行うことが重要です。
使用後の未硬化レジンや、洗浄に使ったアルコールは、そのまま下水に流すことはできません。
沈殿物を取り除き、自治体のルールに従ってプラスチックごみとして廃棄する必要があります。
廃液、有機溶剤の扱いは、自治体によって異なるので市役所や産業廃棄物店に確認しておくと良いでしょう。
Q – 3 FDM方式と光造形方式、それぞれの得意な造形物は何ですか?
A – 3 FDM方式は、強度を出しやすく、大きな物を比較的安価に作れるのが得意です。
そのため、実用的な治具や工具、壊れた部品の代替品、大きめの収納ケースなど、機能性が重視される物の製作に向いています。
光造形方式は、表面が滑らかで非常に高い解像度を持つのが特徴です。
そのため、キャラクターフィギュアの表情や、アクセサリーの細かい装飾など、美しさやディテールの再現性が求められる物の製作に最適です。
作りたいものによって、適した方式を選ぶことが重要です。
Q – 4 粉末焼結方式(SLS)は、個人では買えないのですか?
A – 4 現在のところ、粉末焼結方式(SLS)の3Dプリンターは、本体価格が数十万~数百万円まで、非常に高価で、設置にも専門的な環境が必要なため、個人で購入して所有するのは現実的ではありません。
粉末回収、ふるい、後処理用のパウダーリカバリシステム等も別途必要で、とても高価な投資になります。
しかし、個人でもこの技術の恩恵を受ける方法はあります。
DMM.makeなどの3Dプリントサービスを利用すれば、自分の3Dデータをアップロードするだけで、業務用の高性能な粉末焼結方式プリンターで造形してもらい、完成品を届けてもらうことができます。
金属など、家庭用プリンターでは扱えない材料を使って部品製作してくれるのが魅力です。
Q – 5 プリンターの価格による違いは何ですか?高いものは何が良いのでしょうか?
A – 5 価格による違いは、主に造形精度、安定性、筐体 (エンクロージャー)、使いやすさ、オートモードが多い等にで違ってきます。
高価なモデルは、より高品質な部品を使用しているため、機械的な動作が正確で、安定して高精細な造形が可能です。
印刷の失敗を減らすための自動レベル調整機能や、材料切れを検知するセンサー、遠隔操作が可能なネットワーク機能、カメラで造形を確認など、ユーザーを補助する便利な機能が充実していることが多いです。
安いモデルでも基本的な造形は可能ですが、成功率を高めるためにはある程度の知識や調整のスキルが求められる傾向にあります。
Q – 6 FDM方式の材料(フィラメント)にはどんな種類がありますか?
A – 6 フィラメントには様々な種類がありますが、代表的なものがPLAとABSですが、PLAはトウモロコシなどを原料とする植物由来のプラスチックで、PETGでも数種類の複合材のフィラメントがあり、PLAは、出力時の収縮が少なく、匂いも少ないため、初心者でも非常に扱いやすい材料となっております。
殆どのレゴブロックにもABSは、使われており、石油由来のプラスチックで、PLAよりも強度や耐熱性に優れていますが、出力時に反りやすく、特有の匂いがあります。
この他にも、柔軟性のあるTPUや、強度と耐熱性を両立したPETGなどの材料があり、その中でも沢山の複合材がある為に作りたいものに合わせて多様な材料の選択ができます。
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スライスソフト G-コード確認デモ③完了
知っておきたい!3Dプリンターのメリットとデメリット
多くのメリットがある一方で、3Dプリンターにはいくつかのデメリットも存在します。まず、一つの製品を作るのに時間がかかるため、同じものを大量に生産する(大量生産)には向きません。 また、造形方式や設定によっては、表面に積層した跡が残り、ザラザラとした仕上がりになることも。 さらに、使用できる材料はプリンターの機種によって決まっており、強度や耐熱性などが製品の要求を満たせるか、事前に確認する必要があります。
大量生産は苦手?知っておくべき注意点
Q – 1 3D FDM プリンターのメリットは?(設計の自由度が高い)とは、具体的にどういうことですか?
A – 1 例えば、ボールの中に、それより少し小さいボールが入っているような入れ子構造を想像してみてください。
これを従来の工作機器を使った切削作業で、鉄の塊から削り出す方法で作るのは、非常に困難です。
樹脂ですが、一層ずつ積み重ねていく3Dプリンターなら、内側のボールと外装を同時に形成していくことで、一体物として造形できてしまいます。
このように、従来の製造方法の制約にとらわれず、デザイナーが思い描いた複雑な形状や内部構造をそのまま実現できることを設計の自由度が高いと表現しています。
Q – 2 なぜ3Dプリンターは(大量生産)に向いていないのですか?(商売として)
A – 2 3Dプリンターは、サイズによりますが、一つの造形物を完成させるのに数十分から数時間かかるのが一般的です。
これは、金型に樹脂を流し込んで数秒で成形する射出成形などの大量生産技術と比べると、圧倒的に時間がかかります。
例えば、同じものを1000個作る場合、射出成形なら金型さえ作ってしまえば短時間で完了しますが、3Dプリンターでは1個作る時間の数十倍~数百倍の時間がかかってしまいます。
そのため、一個あたりの製造コストも割高になり、同じものを大量に作る作業は、金額的に合わないのです。
Q – 3 積層物の積層痕(せきそうこん)は、どれくらい目立ちますか?消すことはできますか?
A – 3 積層痕の目立ち具合は、プリンターの性能や設定(特に一層の厚み)によって大きく変わります。
一層の厚みを細かく設定すれば滑らかになりますが、その分造形時間が長くなり、一般的に熱溶解積層方式(FDM)物をよく見ると、年輪のような細かい筋が見えることが多いです。
この積層痕を消すには、後処理が有効で、紙やすりで表面を磨いたり、サーフェイサーと呼ばれる下地剤を吹いてから塗装したりすることで、市販品のような滑らかな表面に仕上げることが可能です。
Q – 4 3Dプリンターを導入すると、電気代はかなりかかりますか?
A – 4 3Dプリンターの消費電力は、機種にもよりますが、一般的な家庭用の熱溶解積層方式(FDM)で50W~400W程度です。
これは、デスクトップパソコンや液晶テレビと同じくらいの消費電力です。
例えば、消費電力150Wのプリンターを10時間動かした場合、電気料金を1kWhあたり31円で計算すると、約46.5円となります。(概算です)
もちろん、大きなものを何日もかけて造形すればその分電気代はかかりますが、常識的な範囲での使用であれば、電気代が家計を圧迫するほど心配する必要はないでしょう。
Q – 5 使える材料に制限があるとのことですが、金属の部品も作れますか?
A – 5 家庭用の数万円から数十万円の3Dプリンターでは、残念ながら金属の部品を直接作ることはできません。
一般的に使えるのは、PLAやPETG – GFといった樹脂系とその基材と複合材を混ぜ合わせた複合フィラメントがあります。
例えば、金属の粉末を混ぜ込んだ特殊なPLAフィラメントを使って造形し、後から磨き上げることで金属の様な光沢を出すこともできます。
完全ではないですが、金属のような見た目や質感を得る事が出来ます。
前述の通り、DMM.makeのような外部の3Dプリントサービスを利用すれば、(SLM/DMSL)チタンやアルミニウム、ステンレスといった本格的な金属での造形も可能のようです。
Q – 6 3Dプリンターを稼働させている時の音はうるさいですか?夜中に動かしても大丈夫でしょうか?
A – 6 稼働音の大きさは、プリンターの機種や構造によって大きく異なり、主な音の原因は、モーターの駆動音と、冷却ファンの回転音です。
古いモデルや安価なモデルでは、独特のモーター音が響くことも有り、深夜の使用は、気を使います。
最近のモデルでは、静音性の高いモーターやファンを採用することで、大幅に静かになっているものも多く、稼働音が気になる場合は、プリンターを専用の防音エンクロージャー(箱)に入れた製品は高価ですが、静音性の高さを謳っているモデルを選んだりすると良いでしょう。

3D Cadでデザインしたペン立て、左ー6角、右-四角。
これだけは揃えたい!3Dプリンター導入に必要なもの
3Dプリンターを動かすためには、当然ながらプリンター本体と、造形の元となるフィラメントが必要です。材料は、プリンターの造形方式によって異なります。扱いやすいPLAや強度のあるABSなど様々な種類があり、作りたいものに合わせて材料を選ぶ楽しみもあります。
プリンター本体と造形材料、(フィラメント、PC他)
Q – 1 3Dプリンター本体以外に、最初に買うべきおすすめのツールはありますか?
A – 1 パソコンとスマホは当然必要で、必ず揃えておきたいのはニッパー、プラスティックスクレーパー、ピンセット、六角レンチ、精密ドライバー、ヤスリの7点です。
ニッパーは、造形物を支えるサポート材を切り離したり、フィラメントの先端を綺麗にカットした後にヤスリで切った面などを整える作業が必須です。
スクレーパーは、プラットフォームにしっかりと貼り付いた造形物を剥がす際に使い、ピンセットは、ノズル周りの細かい清掃や、小さなサポート材の除去に非常に役立ちます。
これらは100円ショップなどで手に入るもので十分ですので、プリンターと一緒に最初に用意しておくことを強くお勧めします。
Q – 2 パソコンは高性能なものでないとダメですか?スペックの目安を教えてください。
A – 2 意外に思われるかもしれませんが、3Dプリンターを使うために、必ずしも高性能なゲーミングPCのようなパソコンは必要ありませんが、高性能の恩恵は大きいです。
3D データーをPCにダウンロードし、そのデーターをスライスソフトでモデルを閲覧したり、スライサーソフトを動かしたりするだけであれば、数年前に市販された一般的なノートパソコンでも十分快適に動作するでしょう。
ただし、自分で非常に複雑な3Dモデルを3D Cadで一から設計し、作業を本格的に行いたい場合は、ある程度のCPU性能やメモリ、グラフィック性能が必要です(Cadソフトに依存します)
まずは手持ちのパソコンで試してみるのが良いでしょう。
Q – 3 フィラメントを保管する上で、何か注意することはありますか?
A – 3 はい、フィラメントの保管は非常に重要で、広く使われているPLAなどの多くのフィラメントは、空気中の湿気を吸いやすい性質(吸湿性)があります。
湿気を吸ったフィラメントを使うと、プリント中にノズル内で水分が気化してプチプチと音が鳴り、造形品質が著しく低下したり、糸引き、ノズル詰まりの原因になったりします。
これを防ぐため、フィラメントは使用しない時、乾燥剤と一緒に密閉できる袋やケースに入れて保管することが推奨されます。
この一手間が、安定したプリント成功率に繋がります。
別売のフィラメントドライヤーでフィラメントを乾燥する事で問題が解決するでしょう。
Q – 4 造形物をプラットフォームから剥がすのが大変だと聞きました。何かコツはありますか?
A – 4 はい、特にPLA素材は冷えると収縮してプラットフォームに強く固着することがあります。無理に剥がそうとすると、造形物やプラットフォームを傷つける原因になるので、コツとしては、まずプラットフォームが冷えるのを待つことです。
機種によっては、プラットフォームが冷えると造形物が自然にポロっと取れることもあります。
それでも取れない場合は、プラットフォームを持ち上げて湾曲させると取れる事もあり、付属のスクレーパーを造形物の底面の角に当て、手又はプラスチックハンマーなどで軽くコンコンと叩いて隙間を作ると、剥がしやすくなります。
Q – 5 ノズルが詰まってしまったら、もう交換するしかないのでしょうか?
A – 5 いいえ、ノズル詰まりは3Dプリンターでよくあるトラブルですが、多くの場合、交換せずに解消できます。
比較的軽い詰まりであれば、プリンターの温度を普段より少し高く設定し、手でフィラメントを押し込んで詰まりを押し出す(押し出し)で解消できることがあります。
(通常のPLAの場合は、ノズル温度が170~220度で試してください。)
それでもダメな場合は、付属のクリーニングニードル(細い針金)を加熱したノズルに下から挿入して、固まった樹脂を物理的に除去する方法も有効で、定期的なメンテナンスでノズルを綺麗に保つことが、詰まりを未然に防ぐ一番の方法です。
Q – 6 安全に使うために、設置場所で気をつけることはありますか?
A – 6 安全のため、いくつかの点に注意して設置場所を選びましょう。
プリンターは水平で振動のない安定した場所に設置してください。
プリンターが稼働した時に、台がぐらぐらした台の上では、振動で造形品質が低下します。
次に、特にABSなどのフィラメントを使用する場合は、造形中に特有の匂いや微細な粒子が発生するため、換気の良い場所に設置することが非常に重要です。
ノズルやヒートベッドは高温になるため、小さなお子様やペットが触れないように配慮することも大切です。
可燃物の近くに設置しないなど、火災への注意も忘れないでください。
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3D デザインをSTL形式で保存してスライスソフトで読み込んだところです。この後画面右のスライスボタンを押した後、造形ボタンを押して、もう一度造形ボタンを押してプリンターにG-コードを送信します。
締めくくり
今回は、3Dプリンターの基礎操作から使い方までを徹底的に解説しました。
いかがだったでしたでしょうか?
皆さんも使い方の手順が明確になれば、使用してみたいと思うのではないでしょうか?
この記事で一貫してお伝えしたかったのは、3Dプリンターがもたらす自由な物作りが出来るのです。
市販品に満足できないなら、自分で作ればいい。
壊れたなら、部品を複製すればいい、頭の中のアイデアを、誰にも縛られずに形にできる自由さが3D プリンターにあります。
現在は、ずいぶんと手頃な価格で手に入るので、是非とも3D プリンターを使用してみてはいかかでしょうか?
積層後の積層痕の後処理や材料の適切な保管、購入など、少し手間のかかる部分もあります。
しかし、それを乗り越えて自分の手で作品を完成させた時の喜びは、何物にも代えがたいものがあります。
本記事で紹介した知識やツール、そしてQ&Aを参考にすれば、きっとその喜びをスムーズに体験できればと願っております。
この記事があなたの背中をそっと押し、3Dプリンターという素晴らしいツールと共に、創造的な毎日を送るための一助となれば幸いです。
