3Dプリンタ｜長良の落陽。

３Dプリンターで使われる材料

3Dプリンターで使うことができる材料が年々進化してきております。

現在販売されている家庭用の３Dプリンターで利用できる材料の主流は「ABS樹脂」と「PLA樹脂」です。しかし、最近では金属やカーボンなど強度のある材料でプリントできる家庭用３Dプリンターも出てきています。

このように強度のある材料をプリントできる装置が出てきたことから、一昔前は試作品の製作として利用が多かった３Dプリンターですが、実用品や最終製品として販売される目的で利用されるケースも増えてきています。

ウォーラーズ・アソシエイツのテリー・ウォーラーズ社長によると、「（米ボーイングと欧州エアバスの航空機大手２社を合わせると）３Ｄプリンターで印刷された数百個の部品が、すでに航空機に組み込まれて空を飛んでいる」というニュースも流れています。（日本経済新聞より）

１０年前では考えられないことであり、今後も益々３Dプリンターの技術は発展していくことでしょう。

業務用ではこのほかに金属やゴムをはじめとして、砂糖を材料にしてお菓子を作ることができる３Dプリンターやセラミックを印刷できる３Dプリンターまで出てきています。

家庭用３Dプリンターで使われる材料

ABS樹脂

　ABSはアクリロニトリル（Acrylonitrile）・ブタジエン（Butadiene）・スチレン（Styrene）の頭文字をとってABSといいます。表面光沢にすぐれており、また着色することができるためデザインを含む外観部品に適しています。また、比較的強度も高く粘りもあることから力が加わるものにも適用できます。（引張強度40MPa前後）

PLA樹脂

PLA樹脂は植物由来の成分（トウモロコシ、ビート、イモ類、サトウキビ等）で出来ているため、プリント中は樹脂独特の嫌な臭いを発しません。プリントするときの樹脂温度はABSより低いため高温に弱いです。そのため弾力性がなく固いといった特徴があります。固いためサンドペーパやヤスリ等で表面がけをするのが難しく、塗料もなじみにくいです。材料が固くねばり強いことから大型の造形物を作るのに適していると言われています。

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3Dプリンターで何ができる？

3Dプリンターは業務用3Dプリンターを含めると、様々な造形方法が存在します。一般的な家庭用3Dプリンターでは「熱溶解積層方式」と「光造形方式」の2種類が一般的です。しかし、業務用の3Dプリンターでは高精度を求めた造形方式を採用しています。そこで今回は、家庭用3Dプリンターができる4つの活用法と、業務用３Dプリンターができる3つの用途を紹介します。3Dプリンターを利用することで、私たちの生活にどのような彩を与えてくれるのでしょうか。

家庭用3Dプリンターでできること

家庭用3Dプリンターと、業務用3Dプリンターでは用途が大きく異なるケースがあります。そこで、家庭用プリンターと業務用3Dプリンターそれぞれの主な用途を紹介します。

家庭用プリンターの主な用途

業務用3Dプリンターの活用法を理解するには、家庭用3Dプリンターの用途を把握する必要がありそうです。家庭用プリンターを購入する目的はそれぞれ異なりますが、主に以下の目的で購入する方が多いようです。

・子供の学習目的

・ハンドメイド製品制作

・CADのテストプリント

・3Dプリンターの理解を深めるため

家庭用3Dプリンターでも、本格的な造形物を制作することが可能ですが、主に、簡単な構造物の制作や、お子さんの学習理解を深めるために利用している方が多いようです。家庭用3Dプリンターで「CADの概念」を理解して、設計などの仕事に就く方も年々増加しているようです。

業務用3Dプリンターの主な用途

業務用3Dプリンターの造形方式は家庭用3Dプリンターの造形方式よりも多く存在しています。以下に業務用3Dプリンターの用途と造形方式を示します。

業務用3Dプリンターの用途

・機械部品の制作

・歯科モデルの制作

・建築モデルの制作

造形方針種類

・熱溶解積層方式

・光造形方式

・材料噴射

・粉末床溶融結合方式

・結合剤噴射

業務用のプリンターでは主に以上で挙げた方式でプリントアウトします。以上で挙げた方式では具体的に、どのような活用事例があるのでしょうか。

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３Dスキャナとは

ここでは3Dスキャナの原理及び仕組みについて説明します。

3Dスキャナとは、対象物の凹凸を感知して３Dデータとして取り込むための装置です。対象物にレーザーを照射したり、センサーをあてたりしながら3次元の座標データ（X,Y,Z）を複数取得します。取得された「点群データ」を三角面の集合体である「ポリゴンデータ」に変換して立体を生成します。

スキャンの方式は大きく２つに大別されます。

・接触式

・非接触式

接触式のスキャンは、対象物にセンサーをあてながら座標を測定します。そのため、精度が高いといったメリットがありますがその分測定に時間を要します。

非接触式スキャンは、「レーザー光タイプ」と「パターン光タイプ」の大きく２つに大別されます。

レーザー光タイプは、対象物にレーザー光線をあててスキャンします。対象物から反射するレーザー光をセンサーで識別して三角法により対象物までの距離を計測します。

パターン光タイプはレーザー光線の代わりに縞模様のパターンのラインを識別することで、スキャナから対象物までの距離を計測します。レーザー光と比較して高速に測定が行えるといったメリットがあります。

最近のトレンドとしては光学式の非接触式が主流になっています。

３Dスキャナは以前100万円以上するものばかりでしたが、３Dプリンターの普及に伴い家庭用の安価なものが登場しています(中空ステッピングモータ)。

３Dスキャナは、「ハンディータイプ」や、「デスクトップ型」があります。ハンディータイプは手に持って対象物を測定することができます。３Dプリンター大手の3Dシステムズ社は、家庭用3Dスキャナとしてハンディータイプの｢Sense 3D scanner｣を販売しています。

また、iPhoneやiPadで測定ができるものまで販売されはじめ、３Dスキャナはまずます身近なものとなってくるでしょう。デスクトップ型とは、台座などの上に対象物を設置して動かしながら測定するタイプとなります。

無料の３Dスキャナ

オートデスク社が提供している123D Catchを使えば無料で実物から３Dデータを作成することができます。

デジカメやiphoneを使って３Dにしたい対象物を３６０度の方向から撮影します。コツが必要ですが何度かチャレンジしているとそれなりのクオリティの３Dデータを作成することができます。写真は最大７０枚までで構成することができます。iPad/iPhone版、PC版、WEB版があります。STLファイルへ出力も可能なため作成した３Dデータは３Dプリンターで出力することも可能です(ユニポーラステッピングモータ)。

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