業務用の3Dプリンターとは？「3D-FABs」を使うメリット、できることまで解説

製造業ではものづくりのスピードアップやコスト削減に貢献するものとして、3Dプリンターを活用する機会が増えつつあります。たとえば、生産現場での治具製作や自動車や航空機のリペアや保守パーツの製作、造形確認のためのモックアップの製作などが挙げられます。同時に、業務用の3Dプリンターを導入したくても「どんなプリンターを選ぶべきかわからない」という方も多いようです。ここでは業務用3Dプリンターの選び方や、学べる見積サイト・3Dプリントソリューション「3D-FABs」の活用法について紹介します。

業務用3Dプリンターとは？家庭用とはどう違う？

3Dプリンターは、家庭用（一般コンシューマー向け3Dプリンター）のローエンドモデルから、業務用のハイエンドモデルのものまで幅広くあります。業務用の3Dプリンターは、家庭用に比べて価格や性能の面で違いがあります。技術の向上によって、家庭用3Dプリンターの性能も年々上がってきてはいますが、業務用の3Dプリンターと比較すると、温度調整や細かい造形パラメータにおいて劣る面もありまだ課題があります。また、思い通りのものを造形できるまでの時間も要します。

業務用3Dプリンターを導入するメリットは多くあります。業務用3Dプリンターは再現性が高く、材料特性を反映した造形物を作ることができます。また造形に使える材料が豊富で、大きいサイズのものも造形可能です。大型3Dプリンターについては「 大型3Dプリンターとは？「3D-FABs」を使うメリット、できることまで解説」をご覧ください。

さらに、業務用3Dプリンターはアフターサービスが充実している場合もあります。精度が必要な試作や、量産適用を目指す場合は、完成品の質を担保するためにも、業務用3Dプリンターを選ぶことがおすすめです。

価格面においては、家庭用3Dプリンターは安価で手に入れられるものもありますが、業務用3Dプリンターは高価なものだと1,000万円以上する機種もありますし、3Dプリンター本体以外にも費用がかかります。詳しくは「 業務用3Dプリンターの値段は高い？選ぶポイントや導入にかかる費用を紹介」をご覧ください。

また、購入できる場所についても、家庭用3Dプリンターは、家電量販店やネットショッピングで気軽に購入できますが、業務用3Dプリンターの場合は、専門サイトや法人窓口へ問い合わせることが必要になってきます。

そんな高額な業務用3Dプリンターですが、どのようなポイントで選ぶべきなのでしょうか。

業務用3Dプリンターを選ぶポイント①用途

業務用3Dプリンターを選定する際には「どんな目的で使うのか」という点をはっきりさせておく必要があります。試作品の作成のために使うのか、最終的な製品の製造として使うのかによっても、必要となる3Dプリンターの性能は変わってきます。生産する頻度も含めて、業務用3Dプリンターの用途について、なるべく具体的に決めておきましょう。組織内でコンセンサスをとっておけば「業務用3Dプリンターを導入したものの、あまり有効に使えていない……」という事態は避けられるでしょう。

業務用3Dプリンターを選ぶポイント②仕様

何の目的で業務用3Dプリンターを用いるのか、その用途が見えてくれば、造形サイズや形状、精度、そして強度などの仕様もおのずと定まってきます。今後の活用法まで見通したうえで「耐熱性をどこまで求めるか」「カラーの必要性が出てきそうかどうか」なども確認しておくといいでしょう。

業務用3Dプリンターを選ぶポイント③造形方式、素材

用途と仕様が定まれば、適した造形方式と必要な素材を決定していきます。造形方式については、次のようなものがあります。それぞれの特長を押さえておきましょう。

熱溶解積層（FDM）方式

熱溶解積層（FDM）方式は、フィラメント（filament）という材料を熱で溶かし、熱で溶かした樹脂を積み重ねていく造形方法のことです。造形物の強度が高く、プラスチック材料の中で最も種類が多い「熱可塑性樹脂」を素材として使うため、最終製品に近い試作品を作ることができます。従来は、素材を溶かして積み上げていくため 積層痕が目立ちやすいというデメリットがありました。しかし、装置や素材の進化によって、従来より積層痕が目立ちにくい機種もでています。また、塗布された樹脂は、すぐに冷えて固まります。

PLA樹脂、ABS樹脂、炭素繊維（カーボンファイバー）含有フィラメントなど、フィラメントの種類ごとのメリット、選び方のポイントは「 3Dプリンター用のフィラメントとは？素材ごとのメリットや造形方式を解説！」をご覧ください。

光造形方式（STL）

光造形方式（STL）は、紫外光（UV光）や可視光線に反応して硬化する特殊な樹脂素材（レジン）を用いて、一層ずつ硬化させて積層していく方法のことです。3Dプリンターの方式としては最も古く、高精細で、表面が滑らかな造形物を実現できるのが強みです。素材としては、エポキシ系樹脂やアクリル系樹脂などを使います。

これまでは装置の値段が高いために普及が進まなかったものの、近年は価格が下落傾向にあります。今後活用が広がっていくことでしょう。

インクジェット方式

また、光造形方式の応用とも言える製法がインクジェット方式です。紫外線などの特定の波長の光によって、液状の樹脂を硬化させ、積層させる方法です。使用可能な主な素材はアクリル樹脂、ABSライク樹脂、PPライク樹脂などです。

インクジェット方式は、積層ピッチをFDM方式より薄くすることができるので、細かい造形が求められる場合に適しています。表面の仕上がりも滑らかになるので、高度な造形が必要な場合は、インクジェット方式を検討してみるとよいでしょう。

粉末焼結方式（SLS）

粉末焼結方式（SLS）は、高出力のレーザー光線をあてることで、粉末樹脂や粉末金属を焼結させる造形方式のことです。粉末焼結方式の場合は、ステージ上にある粉末に、レーザー光線を照射させて、１層ずつ焼結させて積み上げていきます。使用可能な主な素材は、ナイロン樹脂やセラミック、金属などが挙げられます。近年では、耐熱性や強度がとても高い高機能樹脂のスーパーエンジニアリングプラスチックが登場しました。150度以上の高温に耐えられ、機械的強度はもちろん、耐薬品性、寸法安定性、生体適合性などに優れているため、高温部での使用を含む自動車のエンジンや医療機器などにも使用されています。

強度、耐熱、耐久性などに優れているのが、粉末焼結方式のメリットです。最終製品や鋳型の製造にも、適しています。

使用する3Dプリンターの造形方式によって、造形物を支えるサポート材が必要な場合もあります。事前に確認するようにしましょう。サポート材については「 3Dプリンターのサポート材の役割って何？最小限に抑えるメリットを解説」をご覧ください。

ここまで業務用の3Dプリンターについて解説してきましたが、購入するとなると、予算、機器のサイズや設置場所、操作技術、造形できる最大サイズなど、クリアしなければならない条件が多く、さまざまな情報を整理しなくてはならないので、途方に暮れてしまうかもしれません。購入以外の選択肢として、3Dデータを提供することで、出力を請け負ってくれる 出力サービスを利用する方法もあります。データ作成の基本については「 3Dプリンターの仕組みについて、データ作成から完成まで解説」、「3Dプリンター用の設計データと切削加工の設計データ作りはどう違う？」、外注依頼する際のコツは「 3Dプリンターでの造形を依頼するには？外注するメリットや依頼方法」をご覧ください。

また、オリックス・レンテックでは、お客さまがご希望の3Dプリンターをメーカーや代理店から購入し、お客様へ装置をご提供するオペレーティングリースにも対応しています。装置の導入を検討する場合には、購入に比べて、初期コストを抑えられるのでおすすめです。詳しくは「3Dプリンターをレンタルするメリットや注意点は？  」をご覧ください。また、学べる見積サイト・3Dプリントソリューション「3D-FABs」を用いれば、購入することなく、試算や造形物のシミュレーションが可能です。「3D-FABs」を使うメリットについて、見ていきましょう。

3Dプリンターを使用するなら「3D-FABs」

学べる見積サイト・3Dプリントソリューション「3D-FABs」では、次のようなメリットがあります。

改善すべき点のアドバイス機能など、ノウハウを学べる

「3D-FABs」ではインターネットブラウザ上ですぐに造形物の試算ができるだけではなく、設計の改善点をアドバイスする機能があり、ノウハウを学ぶことが可能です。導入時は特に困難が多いため、造形方式や設計に関するアドバイスまで得られるのは、「3D-FABs」を利用するメリットといえるでしょう。

モックアップから強度の必要な部品まで、最適な材料を選べる

造形したい材料によって、適した機種や造形方式が異なります。「3D-FABs」では、オリックス・レンテックが知見を有する金属3Dプリンター3機種、樹脂3Dプリンター3機種でのシミュレーションが可能であり、金属・樹脂併せて計10種類の材料に対応しています。その場ですぐにさまざまなパターンを簡単に比較検討しやすく、概算価格が表示されます。シミュレーションを重ねながら、適した材料や造形方式を検討してみてください。

材質や設計を試行錯誤できる

「3D-FABs」では、材料の提案や設計変更の相談についても、しっかりサポートします。「3D-FABs」を活用することで、現状の課題や問題点もあきらかになることでしょう。

学べる見積サイト・3Dプリントソリューション「3D-FABs」の利用は、まずは無料の会員登録から。造形シミュレーションや試算といったサービスも無料で受けられます。造形物や試算表の内容が確定した後、正式な見積書の請求が可能です。後日担当者より正式な見積書がきます。

業務用3Dプリンターの導入を検討しているものの、何から手をつけていいかわからない場合は、さまざまなニーズにお応えする「3D-FABs」をぜひ活用してみてください。

「3D-FABs」についてさらに知りたい方は、「 学べる見積サイト・3Dプリントソリューション『3D-FABs』とは？ その活用ポイントに迫る」をご覧ください。実際の使い方については「 『3D-FABs』を使えば、誰でも3Dプリンターのノウハウを学べるのか？？ 初心者ライターが検証」で紹介しています。また、さまざまな業界のものづくりで活用が進んでいる3Dプリンターの「今」については「 なぜ「3Dプリンター」が再び話題に？ ものづくりをどう変える？ 詳しい人に聞いてみた」をご覧ください。

写真／Getty Images