今回は3Dプリンタについてお話します。

おそらく名前くらいは聞いたことがあるのではないでしょうか。3Dのプリンタなので紙のような平面ではなく立体物を作成できます。「立体的な造形物が作成できる」というだけでなにかすごそうな感じがして、興味を惹かれませんか？

「聞いたことはあるけどよく知らない」「興味はあるけど何ができるのかわからない」といった方、ぜひ最後までお付き合いください。

目次

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1. 3Dプリンタとは
   1-1.何が作れるの？
2. 3Dプリンタの仕組み
   2-1.FDM方式
   2-2.SLA方式
   2-3.材料噴射方式
3. 実際の活用例
   3-1.製造業界
   3-2.建築業界
   3-3.教育業界
4. 3Dプリンタの今後
5. まとめ

3Dプリンタとは、3D CADをはじめとした立体物のデータをもとに、現実の物体を作り出す機械です。

プリンタというと平面(紙)に、文字やイラストを印刷するイメージがあるかもしれませんが、3Dプリンタはその名の通り立体造形物を作成します。

プリンタによっていろいろありますが、液体樹脂を少しずつ硬化させる、溶解させた樹脂を重ねていく、粉末状の材料をレーザーで焼いて結合させるなどの方法で作っていきます。

一般家庭に広く出回っているものではないので、いまいちピンとこないかもしれません。

具体的に何ができるのか見ていきましょう。

1-1.何が作れるの？

①型の作成
工業製品を成型する際に必要となる型の作成ができます。最終決定するまで何度も試作品を作ることになりますが、3Dプリンタによってコストを抑えることが可能です。

②試作品の作成
動作チェックや内部構造の確認ができる試作品を作成できます。最終確認のためだけではなく、開発途中で必要に応じて作成することで品質の向上に繋がります。

③デザインチェック
企画のプレゼンテーションの際に使う立体模型が作成できます。平面だけで伝えるよりもイメージしやすく、訴求力の向上が期待できます。

④治工具
短期間・低コストで治工具を作成できます。3Dデータがあれば複雑な形状をしていても作成できるので、幅広い現場で活躍できます。

3Dプリンタはどうやって立体物を作っているの？と疑問に思う方も多いかもしれません。

この項目ではどういった仕組みで作られるのか紹介します。

2-1.FDM方式

熱溶解積層方式と呼ばれ、今のところ主流となっている造形方式です。溶かした樹脂を押し出しながら一筆書きの要領で層を積み重ねていくやり方で、耐久性や耐熱性に優れています。

積み重ねた部分が目立ちやすい傾向にあるので、外観を重視する場合は、インクジェット方式など他の造形方式を選択するのが良いといえます。

2-2.SLA方式

光造形方式と呼ばれ、古くから利用されている造形方式です。UVライトやレーザーを照射して、光硬化性樹脂を固めて積み重ねていきます。

きめ細かく滑らかな造形物ができ、作成速度も比較的早いことが特徴です。

太陽光をはじめとした光によって劣化が早まりやすくなる性質があるので、外で利用する場合には避けた方が無難かもしれません。

2-3.材料噴射方式

インクジェット方式のほうが聞き覚えがあるかもしれません。光硬化性樹脂を噴射→硬化の動作を繰り返して層を積み重ねていく造形方式です。

精度や表現力の高い造形物ができるほか、フルカラーでの着色も可能です。

光造形方式と同様に太陽光での劣化があるので、外での利用よりも試作の段階でデザイン性や外観の精度を高め訴求力を向上したい場合などに活用できそうです。

幅広い業界で活躍している3Dプリンタが、実際にどんな使われ方をしているのかご紹介します。

3-1.製造業界

3Dプリンタがもっとも活躍している現場は、製造業界といえます。

モノづくりの現場において設計～完成まで幅広く活躍でき、短期間かつ低コストでの製造をサポートしています。

図面だけで確認するよりも3Dプリンタで試作品を作り、手に取って細部まで確認することでクライアントと認識のずれもなくなり、その都度打合せする必要もありません。

さらに、作りたいものが複雑な形状をしていると、切削するやり方では、組み立てたり貼り合わせたりする作業が発生することが多いです。ですが、3Dプリンタであれば容易に作成可能です。

3-2.建築業界

完成模型の作成に広く使われています。モニターや図面でクライアントに説明するよりも、完成形の形状や構造を360度の角度で確認できるので、イメージがしやすく理解も深まります。

特にビルやマンション、工場など規模の大きな建築物になれば、クライアントに伝えなければならない情報量も大幅に増えます。立体的に完成品を確認できる3Dプリンタは伝える面でも活躍しています。

建築業界に限った話ではないですが、クライアントの要求を満たすことは仕事をするうえで必須です。内部構造をはじめとした細部まで確認できる3Dプリンタは、クライアントとの齟齬や認識のずれを無くす優れたツールといえそうです。

さらに3Dプリンタであれば大幅な修正や突然の変更があった時に、それらを反映してモックアップを作り直す手間も軽減されそうですね。

※モックアップ…完成品に似せた模型のこと

3-3.教育業界

教育現場においても3Dプリンタは活用されています。例えば生物や物体、地形などを解説する際のツール、円錐や三角錐など黒板だけではイメージが難しい図形の理解の促進などです。

立体的に確認が出来れば教わる側の好奇心や学習意欲の刺激にもなり、コミュニケーションが活発になる効果も期待できます。

実際に地学を教える際に、活断層や地滑り、火山噴火といった専門的な分野は、3Dプリンタで作成した模型を利用することで、地形図だけを見るよりも生徒の理解が進んだといった声もあるそうです。

また、海外の事例になりますが、イギリスでは教育現場に3Dプリンタを普及させる政策を本格化していて、多くの学校に導入を進めているようです。

3Dプリンタを使用した教育カリキュラムは5歳からスタートし、まず機器の使い方やものの構造などを学びます。その後、電気を使ったものづくり体験を経て、ものづくりの計画や立案・デザイン・モデリングといったものづくりの流れを学習していくとのこと。

小さな頃からかなり本格的なものづくりを学べそうですね。

各業界で広く活躍している3Dプリンタですが、一家に一台3Dプリンタという状況には至っていないようです。

理由としては3Dデータを作成する知識と技術が必要であること、パソコンが買えるくらいの高額なものが多いことではないでしょうか。

しかし現在では低価格化も進み、2万くらいで購入できる3Dプリンタも登場しています。

3Dデータの作成をサポートするサービスが普及すれば、個人向けの3Dプリンタも人気が出るかもしれません。

個人向けの用途としては、部屋の内装に合わせたインテリア、好きな動物やキャラクターのフィギュアなどのグッズ、破損した家具の補修などが考えられます。

また、製造が中止されたデジタル機器を電池の蓋がなくなっていても愛用していませんか。正確な採寸やデータの作成は必要になりますが、3Dプリンタなら蓋の再現が可能です。

ニッチな需要にはなるかもしれませんが、愛用品を修繕できるだけではなくオリジナリティも出せます。

3Dデータをもとにして立体的な造形物を作成できる3Dプリンタ。

製造業や建築業、さらに教育現場など幅広く活躍しています。2Dだけではイメージしづらいことも3Dであれば完成品をイメージしやすく、コストも抑えられる点がメリットのようです。

現状は一般用が広く普及しているとは言えない状況ですが、低価格化も進んでいるので、今後の展開には期待できそうです。

様々なものが作り出せる3Dプリンタはアイディア次第で活躍の場が広がりそうなツールです。今後普及が期待される3Dプリンタを使いこなすために、3D CADや３D CGなどを学んでおくのもいいかもしれません。

ライター：彦坂

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