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3Dプリンターとは？各造形方式の特徴と活用シーン、おすすめ製品をご紹介します

3Dプリンターとは？各造形方式の特徴と活用シーン、おすすめ製品をご紹介します

家庭用にも普及が進みつつある3Dプリンター。実はその造形方式には様々なバリエーションがあり、その活用シーンは今後もますます増えていくことが見込まれています。

そこで今回は、3Dプリンターのおすすめ関連製品をご紹介します。3Dプリンターの活用シーンや各造形方式の特徴についても併せて解説していますので、これから3Dプリンターの活用を検討されている企業様はぜひ参考にしてみてください。

3Dプリンターとは？

3Dプリンターは、3D CADや3D CGなどの3Dデータに基づいて三次元物を作成する機械です。3Dプリンターで作られた物は、単純な形状から複雑な構造まで多種多様な色やテクスチャーを持つものがあります。一般的なプリンターの場合は紙などにインクで文字や画像を印刷するものを指しますが、3Dプリンターは液状のレジン、溶融プラスチック、パウダー材料など様々な異なる3D造形技術によって実現されるものです。

3Dプリンターの性能はモデルによって異なりますが、3Dデータを活用することで平面ではなく立体物を造形できることにより、これまでの印刷技術とは異なった活用シーンでの導入が進められています。

業務用3Dプリンターの活用シーン

企業の業務用3Dプリンターの活用用途としては、「試作」「治具」「意匠確認」「建築模型」などが挙げられます。

試作

新しい製品の試作を行う際に3Dプリンターは重宝されています。3Dプリンターで造形することにより、ソフトウェア内では不可能な多角的な外観の確認や手触りによる構造の確認を行うことが可能です。また、デザインプレゼンテーションの場においても実物に近い形状でアピールできるメリットがあります。

治具

近年、多品種少量生産が求められるようになったことから、製造業では作業効率・生産効率を上げるために治具製作を内製化する例が増えています。3Dプリンターを活用することで、データさえあれば単品製造も可能であり、複雑な形状の治具作りにも対応することができます。

外部へ委託する場合は大ロットでしか受け付けていないところも多いため、3Dプリンターで単品製造することにより製作費のコスト削減を図ることも可能です。

意匠確認

商品企画時において、3Dプリンターを活用して立体モデルを作成することで完成イメージを共有しやすくなります。特にデザインプレゼンテーションが求められるケースでは、規格書やイラストだけで説明するよりも効果的に訴求することが可能です。

建築模型

3Dプリンターを使って作られた立体模型は、都市の景観や建物の完成イメージ、建物の構造を確認するために活用されます。また、これらの模型はパーツごとに造形し組み立てることも可能なため、設計段階からの活用にも適しています。

造形方式

3Dプリンターにはいくつかの造形方式があり、それぞれの方式によって使用できる材料や実現できることが異なります。3Dプリンターを導入する場合、まず想定する用途に適した造形方式であるかを確認することが必要です。

熱溶解積層方式

熱溶解積層方式は、加熱したノズルから材料を溶解して、層を重ねていく方式です。この方式は Fused Filament Fabrication (FFF)とも呼ばれます。

2009年に特許が切れたことから多くの企業が参入し、価格が低くなりました。ABSやPLAなどの材料が扱いやすく、コストパフォーマンスが良いため、家庭用3Dプリンターにおける主流となっています。しかし、他の方式と比較して精度や表面仕上がりに劣るというデメリットがあるため、初心者におすすめの方式であると言えます。

光造形方式

光造形方式の3Dプリンターは、紫外線を使ってレジンを固めて造形するタイプの3Dプリンターです。「光造形機」とも呼ばれます。このタイプは1987年に登場し、世界で最も歴史のある3Dプリンターの一つとされています。製造業界では「光造形」や「RP」と呼ばれることもあるそうです。

光造形方式の3Dプリンターは、美しい表面を求められる商品の作成に適しています。

インクジェット方式

インクジェット方式は3Dプリンターでの代表的な造形方式の一つで、光造形より上位機種と言われます。材料は光造形と同様にUV硬化性樹脂を使います。

光造形は面ごとに1層ずつ硬化させて積層する手法ですが、インクジェット方式はその名の通り、インクジェットで噴霧しながら積層します。インクジェット方式における最大の特徴は光造形より滑らかで高精細な仕上がりができるということです。また、サポート材に専用の材料を使うため、造形後の後処理が簡単になります。

粉末燃結方式

粉末燃焼法は、レーザー光線を使って粉末状の材料を熔結させる方法です。SLS（Selective Laser Sintering）とも呼ばれます。一般的にはナイロンが用いられることが多いですが、金属などを使用することも可能です。

複雑な形状も作ることが可能で、耐久性も高いという特徴があります。しかし、表面が粉っぽくなることもあるため、質感を重視する場合はインクジェット方式などを活用する方が良いでしょう。

粉末固着(接着)方式

粉末固着方式は、材料の粉末と接着剤を交互に積層する方式です。粉末を造形テーブルに薄く敷き、プリンタヘッドから出される液体接着剤で固め、これを繰り返すことで造形物を作ります。造形終了後に未硬化の粉末から造形物を取り出し、余分な粉末を除去します。最後に硬化用の液体で強度を上げて完成です。

多くのモデルでは粉末材料に色を付けることでフルカラーで印刷ができるという特徴を有しています。主に石膏を使用するものが多いですが、砂糖やプラスチックの粉末を使用する機種もあります。

3Dプリンターのおすすめ関連製品

製品名	特徴
3Dプリンタによる受託造形	造形が困難と言われている銅の造形が可能で、高周波焼入れ用コイルの製作実績も多数ございます。
金属3Dプリンターを活用した「デジタル倉庫サービス」	金型を保有せずデータを保管していただくことでいつでも１個からでも対応、２週間程度で納品可能です。データ作成や現物からのリバースエンジニアリングも可能です。
マイクロ領域の産業用 3Dプリンター	世界トップクラスの超精密水準を実現する、マイクロ射出成形の解像度と公差に匹敵する機能を備えた、産業用アプリケーション向けの精密微細構造を提供します。
AM用高品質パウダー『PowderRange (パウダーレンジ)』	幅広い鋼種の高品質AMパウダーを短納期で提供します。標準ラインナップに記載のないパウダーも特注対応可能です。
Phrozen Sonic Mighty 8K	幅218mmｘ奥行123mmｘ高さ235mmの幅広い印刷範囲で８K精度の光造形が可能な３Dプリンター機です。
Ultimaker 3Dプリンター	プロトタイプから製造支援、最終用途部品まで適用でき、コンパクトな設置面積にも関わらず造形エリアが広いのが特長の3Dプリンターです。
Nexa3D NXE400 3Dプリンター	大容量、超高速、高解像度を兼ね備えた産業用3Dプリンターです。
DesktopMetal 3Dプリンター	複合材プリントから量産金属プリントまでの高度産業用3Dプリンターです。
Figure 4®	高強度・高耐候性・耐薬品性などに優れたマテリアルを最新のFigure4テクノロジーで超高速かつ高精細な表現を実現した3Dプリンターです。
MfgPro230xS	リーズナブルで本格的SLS方式の3Dプリンターです。

3Dプリンタによる受託造形

造形が困難と言われている銅の造形が可能で、高周波焼入れ用コイルの製作実績も多数あります。
保有しているプリンターは、パウダーベッド方式でレーザーで金属粉末を溶融し、凝固させるタイプです。特徴として、精密な造形ができるので、複雑な形状のものを造形することに適しております。

「３Dプリンタによる受託造形」について詳しく見る

３Dプリンタによる受託造形

高周波熱処理用加熱コイルの製作は、多数の実績があります。2D図面か実際のコイルを支給していただければ、すぐに製造に取り掛かれます。まずは３Dモデルへと変換し、全体の見直しを行います。いままでのコイル製造の経験をいかし、３Dプリンタでの造形ならではの形状の改善提案を織り込み、仕様を決定していきます。

金属3Dプリンターを活用した「デジタル倉庫サービス」

デジタル倉庫サービスでは金型を保有せずデータを保管していただくことでいつでも１個からでも対応、２週間程度で納品可能です。

データがない場合はデータ作成、現物しかない場合はリバースエンジニアリングも行います。

金属3Dプリンターを活用した「デジタル倉庫サービス」について詳しく見る

金属3Dプリンターを活用した「デジタル倉庫サービス」

3次元測定器や3次元スキャナで製品または現物を測定し、忠実に再現します。様々な工法や素材で製作が可能です。
3Dデータはないが実物があるという場合にご利用されています。摩耗した金型修復や、3Dモデル製作なども低コストおよび短期間で対応が可能です。

マイクロ領域の産業用 3Dプリンター

microArch®シリーズは、マイクロ射出成形の解像度と公差に匹敵する機能を備えた、産業用アプリケーション向けの精密微細構造を提供します。BMF社の超高精度AM技術により、樹脂部品の加工交差は±10um/±25umまで縮小され、リードタイムは最短１営業日まで短縮されています。この金型不要の製造プロセスによって射出成形用の金型作成費用の削減が可能となり、精密部品の開発プロセスは新たなステージに移りつつあります。

「マイクロ領域の産業用 3Dプリンター」について詳しく見る

マイクロ領域の産業用 3Dプリンター

microArch®S230はBMFの最も高い精度を実現するマイクロスケール産業用3Dプリントシステムで、マイクロニードル、マイクロ流体、マイクロアレイ、公差要求が高い部品など、従来の射出成形やCNCでは加工が困難な部品の製造に最適です。

AM用高品質パウダー『PowderRange (パウダーレンジ)』

標準ラインナップ製品「PowderRange」では、LPBF方式・EPBF方式（また、一部DED方式）に最適化された金属パウダーを取り揃えております。パウダーの製造・加工・在庫はAS9120、AS9100、ISO9001、ISO13485の認証を取得した拠点で徹底的に管理されてます。

鋼種のラインナップはNi/Ti/Co/Fe/Al/その他と幅広く、お求めの材料がきっと見つかるはずです。数量は10kgの少量からトンオーダーでも提供しているため、R&DスケールからAM部品のフルプロダクションスケールの要望にも対応できます。標準ラインナップに記載のないパウダーも特注にて対応可能です。

AM用高品質パウダー『PowderRange (パウダーレンジ)』について詳しく見る

AM用高品質パウダー『PowderRange (パウダーレンジ)』

金属パウダーを使用するAMプロセスに適応する材料を、網羅的にラインナップ。
一社でニッケル系、チタン系、コバルト系、鉄系、アルミ系、その他(銅系など)をラインナップをとして揃え、LB-PBF方式、EB-PBF方式、DED方式に適したパウダーサイズで提供たします。

Phrozen Sonic Mighty 8K

ビッグスケールでありながらも思わず息を吞む様な高精度な出力品が自宅や会社で印刷可能な時代に。幅218mmｘ奥行123mmｘ高さ235mmの幅広い印刷範囲で小さい出力品の大量複製や大型出力品のワンパーツ印刷などが可能です。

「Phrozen Sonic Mighty 8K」について詳しく見る

Phrozen Sonic Mighty 8K

水道水のみで洗浄可能な上ひび割れも起きにくく強度もあるベストセラーの『SK水洗いレジン』、強度と利便性を持ち合わせた待望のSKオリジナルレジン最新作『SK高靭性水洗いレジン』、3Dプリンター上級者にも好評の切削性×加工性が抜群の『SKABS-Likeレジン』等をラインナップしております。

Ultimaker 3Dプリンター

Ultimakerは、オランダの3Dプリンターメーカーで、同社の熱溶解フィラメント方式（FFF／FDM方式）プリンターは全世界で使用されています。

Ultimaker 3Dプリンターは、プロトタイプから製造支援、最終用途部品まで適用でき、コンパクトな設置面積にも関わらず造形エリアが広いのが特長です。
また、オープンフィラメントシステムを採用しているため、メーカー純正だけでなくサードパーティ製フィラメントから、あらゆる種類のフィラメントを選択できるメリットがあります。

「Ultimaker 3Dプリンター」について詳しく見る

Ultimaker 3Dプリンター

Ultimaker 3Dプリンターは、コンパクトで幅広いフィラメント（材料素材）適用可能で、試作、製品開発、製造支援、最終用途部品、建築、教育、食品など幅広い産業分野で活用できます。

Nexa3D NXE400 3Dプリンター

Nexa3Dは、カリフォルニア州ベンチュラの3Dプリンターメーカーで、同社の独自技術であるLSPc技術（Lubricant Sublayer Photo-curing）は、同じクラスの他の3Dプリンターよりも最大6.5倍速い造形速度が可能です。

LSPcは、光学歪みによってパフォーマンスが低下する可能性があるDLPとは異なり、ビルドプレートのすべての領域に均一で高出力で歪みのない光出力を可能とし、パーツ精度と均一性を確保します。

「Nexa3D NXE400 3Dプリンター」について詳しく見る

Nexa3D NXE400 3Dプリンター

Nexa3D NXE400は、大容量、超高速、高解像度を兼ね備えた産業用3Dプリンターです。
xWashは、Nexa3D プリンター用の後処理洗浄装置です。Nexa3Dのレジン用に設計されているため、強力かつ一貫性のある持続可能な洗浄ソリューションが得られます。

DesktopMetal 3Dプリンター

DesktopMetalは、マサチューセッツ州バーリントンの3Dプリンターメーカーで、同社プリンターは、複合材もしくは、小規模生産用、量産用の金属3Dプリントを可能とします。

「DesktopMetal 3Dプリンター」について詳しく見る

DesktopMetal 3Dプリンター

Desktop Metal Fiberは、µAFP方式（自動マイクロファイバープレースメント）による連続長繊維テープと熱溶解フィラメント方式（FFF方式）による短繊維フィラメントを組み合わせた、高密度強化パーツを製造可能な産業用3Dプリンターです。

Figure 4®

Figure4は高強度・高耐候性・耐薬品性などに優れたマテリアルを最新のFigure4テクノロジーで超高速かつ高精細な表現を実現した3Dプリンターです。

100mm／時のスピードにより、即日プロトタイピングが可能な他、3DSystems社製品の特徴である綺麗な造形結果が得られます。

「Figure 4®」について詳しく見る

Figure 4®

Figure 4はDLP（Digital Light Printing）と呼ばれる方式を採用した吊り下げ型の高速光造形3Dプリンターです。（最大100mm／h）
特殊なメンブレンフィルムが貼られている樹脂トレーに材料を流し込み、フィルムの上に薄い空気層を作ってプラットフォームに触れないよう造形することにより、高精細・高速化を実現します。