3Dプリンターを導入し、活用している企業が増えてきています。しかし、いざ3Dプリンターの導入を検討しようとなると、何から手をつければいいのか、どう使うのかなど、3Dプリンターについてわからないことが多い方もいるのではないでしょうか。ここでは3Dプリンターの導入を検討するために必要な基礎知識をご紹介します。
3Dプリンター基本の工程とデータ作成ソフトとは？
3Dプリンターで造形物を作成するには、次のような工程があります。ひとつずつ説明していきましょう。
工程1:3DCADでデータ（設計図）を作成
まず、3Dプリンターで作成したい造形物の設計図をデータで作成する必要があります。データを作成する際に、よく使われる方法のひとつが「3DCADソフト」の使用です。3DCADソフトでは、点や線、面や体積を使用しながら、最終的に自分が作りたい形状のデザインを3Dデータで作成します。
3DCADソフトは、正確な寸法でデータを作ることができるため、機械部品や自動車などの設計にも使用されています。
3DCADソフトの基本操作については、ウェブ上の記事や動画でも数多く解説されています。体系的に学びたい場合は、書籍やセミナーを活用してみるのもよいでしょう。
工程2:STLデータへの出力チェック・データ変換
3DCADソフトでデータ作成後、「STL形式（.stl）」か「OBJ形式（.obj）」のデータに変換して出力します。STL形式のデータは、大半の3Dプリンターで読み込むことが可能です。
工程3:スライスソフトを用いて造形ツールパスデータへ変換
データが用意できたら、エラーが出ないことを確認したうえで、「造形ツールパスデータ」に変換します。造形ツールパスデータとは、3Dプリンターを動作させるための専用データのことです。造形ツールパスデータによって、3Dプリンターのヘッドの動作が制御されます。
STL形式のデータから造形ツールパスデータへ変換する際に必要となるソフトが、一般的に「スライスソフト」と呼ばれるものです。3Dプリンターごとに、専用のスライスソフトが用意されている場合がほとんどなので、付属のソフトウエアを確認しましょう。
造形ツールパスデータへと変換する前にスライスソフトで、3Dプリンターのヘッドやテーブルの「温度」、造形時の1層あたりの厚みを決める「積層ピッチ」、造形物内部の密度を指す「充填率」、そして、サポート材や土台の有無などの設定を行います。
また3Dプリンターには、材料を格納するための材料チャンバーがあります。造形を始める前に、チャンバー内の材料を確認し、材料が不足することを避けるために、十分な量の材料を予め準備しておきましょう。
工程4:3Dプリンターで出力
次に、造形ツールパスデータを3Dプリンターに読み込ませて造形を開始します。データを読み込ませる方法としては、3Dプリンターに接続したパソコンを用いて、専用制御を動かす方法もあれば、USBメモリに保存したデータを3Dプリンターに直接読み込ませる方法もあります。
工程5:副材の除去
造形が完了したら、造形物の周囲や、内部に付着した「サポート材」と呼ばれる副材を除去します。自分の手や工具を使って剥がしたりする方法のほか、精密ニッパー（エッジニッパー）、精密ラジオペンチ、バリ取りナイフ（スラントナイフ）などを使い剥がしていく方法もあります。
ほかに、専用の溶解液によって、サポート材を溶かす方法もあります。溶解液で除去すれば、奥まった部分に付着した副材も除去しやすいというメリットがあります。しかし、使用後には産業廃棄物としての処理を行わなければならないなど、専門的な知識が必要とされます。現在では、後処理を自動で行ってくれる3Dプリンターも発売されているので、購入前に機能を確認しておくとよいでしょう。
工程6:仕上げ
造形物ができあがったら、そのまま使用することもできますが、研磨や塗装、メッキ処理などで仕上げ加工を行うことで、よりクオリティーを高めることができます。表面形状を確認したうえで、必要な仕上げ加工を行えば、作業は終了となります。
ここまで、3Dプリンター用のデータを作るために、もっともスタンダードな3DCADソフトを用いた方法を紹介しましたが、そのほかにも3Dデータの作成ソフトはあります。たとえば、造形物にレーザーやLED光を当てて形状を測定する3Dスキャナーを使ってスキャンする方法もあります。「一からデータを作らなくてよい」というメリットがあります。また、寸法が難しい造形物でも3Dスキャナーならば、スムーズに作業を行えます。
ほかにも、解像度の高い3DCGデータを用いれば、なめらかな曲線を表現可能です。ただし、正確な寸法を表現するのは苦手なため、正確さを求める造形物には不向きです。
また、3Dプリンター用のデータを作る際には注意点があります。見ていきましょう。
3Dプリンター用のデータを作る際の注意点
3Dプリンター用のデータを作る際に注意すべき点があります。それは、「スライスの設定が造形物の完成度に大きな影響を及ぼす」ということです。
3Dプリンターで造形するとき、スライスソフトによって、スライスの間隔、移動速度、温度管理などを細かく設定しなければなりません。設定にあたっては、3Dプリンターにおける十分な知識と経験が必要となります。さらにいえば、そもそも図面が3Dプリンターでの造形に最適化されているどうかも注意すべきところです。
作成した3Dプリンター用のデータにミスがないか、より適した方法はないか…そういった検証は、一人で行うことはなかなか難しいでしょう。そんなとき、学べる見積サイト・3Dプリントソリューション「3D-FABs」の利用がおすすめです。「3D-FABs」では、データが最適化されているかをすぐに検証し、修正すべきポイントまでアドバイスをしてくれます。
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