046-408-0131平日09:00~18:00
※年末年始除く

お問い合わせ

無料お見積りはこちら

  1. SOLIZEオンライン3Dプリント出力サービス
  2. オンライン3Dプリント出力サービスについて
  3. 3Dプリンターとは ～造形方式の種類と、使用時のメリット・デメリット～

SOLIZEオンライン3Dプリント お役立ち情報

SOLIZEオンライン3Dプリントのサービスや3Dプリントにまつわる便利な情報をお届けします！

3Dプリンターとは ～造形方式の種類と、使用時のメリット・デメリット～

3Dプリント

のサムネイル
3Dプリンターの登場により、ビジネスシーンではプロトタイピングやモックアップ製作の効率化が進んでいます。従来の製造方法よりも短期間で試作品を作れるようになり、リードタイム短縮やコスト削減が可能となりました。製造業をはじめとした多くの業界で、3Dプリンターの活用の幅が広がっています。

このコラムでは、3Dプリンターの基礎知識を解説します。また、ビジネスシーンに適したオンライン3Dプリントサービスもご紹介します。



筆者情報




  • SOLIZEオンライン3Dプリント　お役立ち情報編集部


  • SOLIZEの3Dプリンター事業に従事する社員が、3Dプリンターの基礎知識や活用方法、活用例など、3Dプリンターに関する情報を発信します。
    • ・Twitter　・facebook








1.　3Dプリンターの基礎知識

3Dプリンターを活用すると、立体造形物を容易に出力できます。はじめに、3Dプリンターで実現できることや、造形方法の仕組みなどをお伝えします。

1-1.　3Dプリンターとは

3Dプリンターとは、3Dデータをもとに立体物を作る装置のことです。3次元の立体モデルのデータを輪切りにして、下から一層ずつ積み重ねて造形する仕組みとなっています。

近年のビジネスシーンでは、多様な業界で3Dプリントの技術が活用され、注目を集めています。たとえば自動車業界では、修理部品・オプションパーツ・カスタマイズ部品の生産などで3Dプリンターが活躍しています。ほかにも、医療業界では人工関節の製造や臓器模型の造形、建築業界では建築模型の製作などに3Dプリンターが使われている状況です。

1-2.　3Dプリンターでできること

3Dプリンターは、おもにプロトタイピングやモックアップ製作をはじめとする用途で用いられています。現在は試作段階での検証試験を中心に、活用の幅が広がっています。このほか、型（金型）や治工具、機構の確認モデル、意匠の確認モデルなどの製作も3Dプリンターで実現可能です。また、特注品や産業機器部品などの小ロット生産が必要な場面でも、3Dプリンターが役立っています。

ビジネスシーンにおける3Dプリンターの活用事例は、以下のページにてご覧いただけます。
株式会社グラスファクトリー：導入事例 | 3Dプリンター販売・保守 | SOLIZE
株式会社計測工業：導入事例 | 3Dプリンター販売・保守 | SOLIZE
PEBLWEAR：導入事例 | 3Dプリント最終製品製作 | SOLIZE
株式会社サンリーブ：導入事例 | 3Dプリント最終製品製作 | SOLIZE
OUI Inc.：導入事例 | 3Dプリント最終製品製作 | SOLIZE


1-3.　3Dプリンターの原理

3Dプリンターで出力する際は、素材の積み重ねにより物体を造形する「積層造形」と呼ばれる仕組みが採用されています。材料を一層ずつ積み重ねて形づくることで、複雑な形状の立体物も作れます。従来のように、材料の塊から立体物を削り出したり、材料を溶かして型に入れて立体物を成形したりするものとは原理が異なる方法です。3Dプリンターで使用される素材には、樹脂・金属・セラミックなどさまざまな種類があり、それぞれ特徴や得意な造形が異なります。用途に適した素材を選択しましょう。

3Dプリンターの用途別・業界別の導入事例は、以下のページにてご覧いただけます。
3Dプリンター活用術｜用途や業界別の導入事例を紹介


2.　3Dプリンターの造形方式の種類

3Dプリンターの造形方式には、「光造形方式」「熱溶解積層方式」「インクジェット方式」「粉末焼結方式」「粉末固着方式」などの種類があります。それぞれの特徴を理解して、適切な造形方式を選択しましょう。

2-1.　光造形方式（SLA）

レーザーやLEDライトで紫外線（UV）を照射し、光硬化タイプの液体樹脂（レジン）の層を硬化させて立体物を造形する方法です。別名「SLA（Stereo Lithography Apparatus）」と呼ばれます。よく知られている方式としては、レーザー光で照射する「レーザー方式」と、LEDライトで面照射する「DLP方式」の2種類があります。

メリット


光造形方式は精度が高く、複雑で繊細な造形に適しています。細部のデザインまできれいに再現したい場合におすすめです。仕上がりの表面はなめらかで、つやがあります。また、DLP方式の場合は広範囲に紫外線を照射するので造形速度が速く、生産性の高さもメリットです。

デメリット


光造形方式は、造形後の後処理でサポート材（造形物を支える材料）を除去する工程が不可欠です。また、完成した造形物はほかの方式に比べて太陽光や紫外線に比較的弱い傾向があります。レーザー方式の場合は造形に時間がかかり、DLP方式の場合は照射範囲を広げすぎると解像度や寸法精度が低くなりやすいことがデメリットです。
光造形方式

2-2.　熱溶解積層方式（FDM、FFF）

糸状の材料（フィラメント）を、加熱されたノズルから溶かし出して立体物を造形する方法です。別名「FFF（Fused Filament Fabrication）」や「FDM（Fused Deposition Modeling）」と呼ばれます。材料の種類は、ABS樹脂、ASA樹脂、ポリカーボネート樹脂（PC）、ナイロン樹脂など多様です。

メリット


熱溶解積層方式は一般的に用いられる3Dプリントの方式であり、3Dプリンターの本体や材料が安価な傾向にあります。初めての方でも利用しやすい家庭用の機種も販売されており、容易に入手しやすい点は大きなメリットといえるでしょう。コストを抑えながら3Dプリンターを導入する際におすすめです。

デメリット


熱溶解積層方式は、3Dデータのとおりに造形する「寸法精度」が低い傾向にあります。そのため、精密な部品のような高い精度が求められるケースには適していません。また、ノズルから材料を押し出して造形する方式のため、積層方向に対する強度が弱い傾向にあり、かつ表面の仕上がりが粗くなりがちです。
熱溶解積層方式

2-3.　インクジェット方式（Material Jetting）

光硬化性樹脂やワックスなどの液体を吹き付けるとともに紫外線を照射し、硬化させて立体物を造形する方法です。別名「材料噴射法（Material Jetting）」と呼ばれます。複数の材料を混ぜ合わせて使うことも可能です。

メリット


インクジェット方式は、きめ細やかで高精細な造形を実現できます。積層痕が目立ちにくく、なめらかな仕上がりがメリットです。3Dプリンターの機種により、フルカラーでの造形も可能なため、塗装にかかる時間と手間を削減できます。デザイン性が重視される造形物に適した方式です。

デメリット


インクジェット方式の造形物は比較的強度が低く、強い力を加えると壊れやすいのがデメリットです。また、材料により耐候性が低かったり、太陽光や紫外線に弱かったりする点にも注意しなければなりません。強度を求められるケースや、長期的に使用するケースには適さない可能性があります。
インクジェット方式

2-4.　粉末焼結方式（SLS）

粉末状の樹脂に熱レーザー光線を照射して硬化させ、立体物を造形する方法です。別名「SLS（Selective Laser Sintering）」と呼ばれます。周囲の粉末材料がサポート材の役割を果たすため、造形する際にサポート材は不要です。

メリット


粉末焼結方式の造形物は、比較的強度があるのがメリットです。ほかの方式と比べて、積層方向の強度も保ちやすい傾向にあります。高精細で複雑な形状の造形が可能で、最終製品や鋳型の製作にも適した方式です。

デメリット


粉末焼結方式は、3Dプリンターの導入コストの高さがデメリットです。粉末材料を扱うため、複数の付帯設備が必要となるほか、設置スペースも確保しなければなりません。また、造形物は表面がざらついた仕上がりになるため、なめらかな質感にするには後処理が必要です。
粉末焼結方式（SLS）

2-5.　粉末固着方式（Binder Jetting）

回転テーブルにパウダー状の材料を敷き詰め、液体接着剤を吹き付けて固めることで立体物を造形する方法です。パウダー状の材料には、安価な石膏などが用いられます。材料に着色すれば、フルカラーでの造形にも対応できます。

メリット


粉末固着方式は、造形のスピードが比較的速いのがメリットです。また、フルカラーで造形すれば、着色の時間と手間を省けます。複雑な色わけが必要なフィギュアや建築モデルなどにも適しています。材料の石膏が安価なのもメリットです。

デメリット


粉末固着方式に用いる材料の石膏は、衝撃に弱く壊れやすいのがデメリットです。仕上げに硬化剤で強度を高める方法もあるものの、基本的に造形物の強度が低いことに留意しましょう。また、造形物は表面がざらついた仕上がりになり、色の鮮やかさはインクジェット方式と比べて劣ります。

3Dプリントの5つの方式について、詳しくは以下のコンテンツで解説しています。複数の素材を比較検討する際に役立ちます。
3Dプリントの代表的な5つの方式の特徴を解説


3.　3Dプリンターを使用するメリット

3Dプリンターは、製造業の企業をはじめとしてビジネスシーンで幅広く活用されています。短納期かつ低価格で立体物を作れる点が大きな魅力です。ここでは、3Dプリンターを活用するメリットをご紹介します。

3-1.　開発期間が短縮できる

開発プロセスで3Dプリンターを活用すると、商品の試作から製品化までの期間を短縮できる可能性があります。3Dデータさえあればすぐに造形に着手でき、万が一試作品に不具合があったとしても、3Dデータを修正するだけで速やかに不具合をなくした造形品が作れるためです。こうした特徴から、3Dプリンターは開発プロセス全体の開発期間短縮に役立ちます。

3-2.　コストの削減につながる

3Dプリンターを活用した商品開発は、コスト削減にも効果的です。設計やデザインのタイミングで製品の詳細を確認できるため、早い段階で現状の課題に気づき、対処できるようになります。早期の修正により、無駄なコストの発生を抑えることが可能です。また、製造を外注している場合は、3Dプリンターを活用した製造に切り替えることで、従来よりも製造コストを抑えられる可能性も考えられるでしょう。

3-3.　複雑な形状の造形が可能になる

3Dプリンターの積層造形は、複雑な形状に対応しやすい点が強みです。工具で材料を削る「切削加工」や、金型を使って成形する「射出成形」のような、従来の加工方法では難しい形状にも柔軟に対応できる可能性があります。これまで不可能であった複雑な形状を実現できるようになれば、場合により製品の性能や品質の向上が期待できるでしょう。

3-4.　アイデアを形にしやすい

試作に3Dプリンターを活用することで、アイデアを気軽に試せる社内環境が整えられます。3Dプリンターによる造形は、小さな造形物であれば安価かつ数時間程度で作れる手軽さが魅力です。試作で生じるコストを懸念せず挑戦しやすくなるので、社内で新しいアイデアを生み出しやすくなります。社員がチャレンジできる環境から、画期的な新規商品の開発が期待できます。

3-5.　余分な在庫を抱える必要がない

3Dプリンターは造形物を1個から出力できるので、治工具や部品など必要な個数を製作でき、余分な在庫を抱える心配がありません。社内で大量の治工具や部品などをストックせずに済むので、在庫の保管スペースを削減することが可能です。在庫管理の手間をなくしたり、保管で発生するコストを削減したりできるのもメリットだといえるでしょう。


4.　3Dプリンターを活用する際の注意点

3Dプリンターは使い勝手が非常によい反面、加工方法や造形材料の特徴から用途により適さない可能性もあります。用途に応じて導入を検討するとよいでしょう。

4-1.　大量生産には向かない

一般的に、3Dプリンターは大量生産には向かない傾向にあります。造形する製品の大きさや形状の複雑さにもよりますが、従来の製造方法と比べて1個あたりの製造にかかる時間が長くなりやすいのが注意点です。造形物を量産する場合、基本的に従来の製造方法の方が生産効率は高くなります。そのため、用途に応じて、3Dプリンターと従来の製造方法を使いわけることが大切です。

4-2.　強度不足の場合がある

3Dプリンターで作られた造形物は、層になっている結合部分の強度が弱くなりやすい点に注意が必要です。結合部分の強度は造形方式により違いがあります。中でも「熱溶解積層方式（FDM、FFF）」は、力がかかる方向により十分な強度を確保しにくいことを考慮しなければなりません。また、3Dプリンターで使用する素材の中には、太陽光や熱による劣化が懸念されるものがあり、用途が限定的になりがちです。各素材の特性について、十分に理解しておきましょう。


5.　3Dプリンターを活用する流れ

3Dプリンターを活用する際、印刷の準備から仕上がりまではどのような流れで進むのか、各プロセスをご紹介します。一般的に、3Dプリントで立体物を造形する流れは以下のとおりです。

5-1.　Step1．3Dデータの作成・編集

3Dデータは、3D CADソフトで作成するのが一般的です。3D CADは精度の高い製図が可能で、おもに製造業などの分野で活用されています。3Dプリントのファイル形式は、STL形式やOBJ形式です。場合により、2D CADで作成した平面の図面を、立体的な図面に変換することもあります。

5-2.　Step2．3Dプリンターに対応するデータ形式に変換

3Dプリンターに付属するスライスソフトなどを使用して、作成した3Dデータを3Dプリント用のフォーマットに変換します。スライスソフトとは、3Dデータの積層方法などを設定するソフトウェアのことです。「スライス」には、「薄く切る」という意味があります。3Dデータを一定の間隔で薄く切ることにより、層の積み重ねにより立体物を造形できる状態にします。

5-3.　Step3．造形条件の設定

スライスソフトを使用して、3Dデータを造形する条件を設定します。スライスソフトではおもに、造形物を配置する向き・造形物のサイズ・積層ピッチ（間隔）の厚さなどを設定します。その際、ソフトの設定次第で造形の精度や品質に影響が出るという点に留意しましょう。たとえば、積層ピッチが細かくなるほど造形物の再現性が高くなるものの、造形にかかる時間は長くなります。

5-4.　Step4．3Dプリント

造形データを造形機に転送して、3Dプリントを実施します。トラブルが起こらないよう、事前に造形プレートの高さ調整や水平調整などを行いましょう。調整不足によるプリントミスや、材料切れなどが発生しないように注意が必要です。

5-5.　Step5．造形物の後処理

造形物の完成後は、仕上げの作業です。基本的には、乾燥、洗浄、粉の除去、ブラスト（表面処理）、サポート材の除去、研磨処理などを実施します。造形方式により必要な後処理が異なるため、適切な方法で仕上げを行いましょう。

3Dプリンターの活用方法や導入の際の注意点について、詳しくは以下の関連コンテンツで解説しています。
3Dプリンターの使い方 ～加工手順や導入の注意点を解説～


6.　オンラインで完結する3Dプリンターのサービスがおすすめ

ここまで、3Dプリンターに関する基礎知識をご紹介しました。近年はビジネスシーンでも、3Dプリンターの活用が広がっています。ただし、社内で3Dプリンターを導入・運用するには、高価な装置の購入やメンテナンスが必要なうえ、操作方法や造形方式などの専門知識が求められます。これらの負担を抑えて3Dプリントを利用するなら、オンラインで完結する「SOLIZEオンライン3Dプリント」のサービスがおすすめです。

「SOLIZEオンライン3Dプリント出力サービス」では、3Dデータをアップロードするだけで、無料にてお見積もりが可能です。3Dプリント自動評価システムを搭載しているため、3Dビューアで製造性の解析を行い、プリントが可能か事前にチェックしていただけます。発注フローはすべてWebで完結し、最速3日後に発送するので、スピーディーな製作を実現できます。

SOLIZEは、1990年に日本で初めて3Dプリンターを導入し、試作品製作サービスを始めた企業です。国内最大級のキャパシティーで、自社保有のハイエンド樹脂3Dプリンターでの製作を承ります。長年にわたる3Dプリンターの運用実績、販売や運用サポートの経験から豊富な知見を有しており、お客さまの3Dプリンティングを手厚くサポートします。

「SOLIZEオンライン3Dプリント」の自動見積りやお問い合わせはこちら




筆者情報




  • SOLIZEオンライン3Dプリント　お役立ち情報編集部


  • SOLIZEの3Dプリンター事業に従事する社員が、3Dプリンターの基礎知識や活用方法、活用例など、3Dプリンターに関する情報を発信します。





このお役立ち情報のタグ

前のページに戻る

お役立ち情報をさがす！

カテゴリーからさがす

カテゴリー一覧

タグからさがす

タグ一覧

キーワードからさがす

電話でご相談は
こちらをタップ

お問い合わせ
よくある質問