3Dプリントにおいては素材選びが大事!?

 

礼に始まり礼に終わる。どうも合氣道初段 SK本舗の広報エリナです。味噌汁は白味噌派だけど、蕎麦かうどんかならうどん派だ。おすおすっ!

3Dプリンターでいざ作品をつくろうと、頭の中で作りたいものをイメージして、よし設計図を描くぞ! と意気込む前にもう一つ重要なことを考える必要がある。それは素材選び だ。

3Dプリンターで利用できる素材には、柔らかいゴム素材からプラスチックの固い素材まで幅広い。素材によって「柔らかい」「壊れにくい」「熱に強い」などの様々な性質があり、その中から作品に合うものを選ぶ必要がある 。硬いイメージの作品にゴム素材を使ったら作品を台無しにしてしまうというものだろう。

そこで今回は、3Dプリンターで使用できる素材を作品例とともにご紹介しよう!

 

3Dプリンターって何ができるの?

と、その前に、製造業などで注目されているとテレビなどで目にする3Dプリンター、そもそもどのようなものなのか ご存知だろうか?  素材についてのお話の前に、あらためておさらいしたい。

 

3Dプリンターとは?

3Dプリンターとは設計データを基にして、薄い層を何枚も重ねて立体モデルを製作する機械のことを指す。構造は、薄い層を積み上げていく「積層方式」が基本 となっている。

液状の樹脂を紫外線で少しずつ固めていく「光造形方式」や、熱で溶かした樹脂を積み重ねる「FDM方式」など様々なプリンターが存在するが、出来上がりの質感などをこだわる上でも、まずはプリンター選びからきちんとしていくべき だろう。

想像したものを設計図に落とし込むだけで、作りたいものが立体で出てくるという可能性が無限大のプリンターなのである。

 

3Dプリンターの活用

3Dプリンターは製造現場のあらゆる場面で活用されている 。例えば、取引先に持っていくプレゼン用のモデルなどだ。特にデザインの細かい話になる際には、現物に近いものがあるとお互いにイメージしやすく、話がまとまりやすいだろう。

他にも、試作品やかたどりなども作ることができる。さらに、建築現場では建築の模型をつくり、大型のビルを建てる際にも使われている。テレビ業界では、ドラマの小物やステージの装飾などにも採用されるほど、幅広く活用されている。

最近では、コロナの影響もあり医療現場での活躍を耳にすることが増えており、フェイスマスクや呼吸器の部品の不足に対応するなど、なくてはならない存在になっている 。最先端の医療現場にはすでに3Dプリンターが常備されるようになっているぞ。

 

3Dプリンターの造形方式

上でも説明したように、3Dプリンターにはいくつかの造形方式がある。この方式によって得意なものが分かれているので見てみよう。

 

・光造形方式

3Dプリンターの元祖。表面が滑らかで美しい造形物を作ることを得意としている。また、大きいサイズの造形も可能で、自転車を実寸サイズで再現することもできるぞ。比較的に高価格帯の機種が多いが、最近はPhrozen系など安価で高いパフォーマンスの光造形機種も出てきている な。

 

・FDM方式

高い耐久性、耐熱性を得やすいので試作品や簡単な造形に向いている。光硬化樹脂や粉末材料を使用しないため、安全性が高いとも言われているな。現状では光造形と並んで最も主流な方式であり、低価格帯の機種が多い

 

・バインダージェッティング

なにより、速度に優れている方式だ。着色がしやすく、デザインのプレゼンやフィギアの作成に向いていると言われている。

 

・SLS方式

高精細で複雑な造形に向いていると言われている。一般的にはナイロン素材を使用するのだが、金属素材も使用できる。金属素材を使うことができる点で最近注目が集まっている ぞ。

 

・インクジェット方式

インクジェットプリンターのインク部分を紫外線硬化性の樹脂に置き換えて使用する方式だ。設置環境が容易なため、使用しやすいのが特徴的である。

 

・インクジェット粉末積層方式

インクジェット方式と同様にプリントヘッドから着色剤や接着材を吐出して硬化させながら積層していく方式だ。高額なものにはカラー対応のものもあり、造形時にダイレクトに着色を行うことができる

 

このように3Dプリンターといっても多くの種類がある。作りたいものに合わせて方式を選ぶようにしよう。

 

3Dプリンターの素材とオススメ作品

さて、いよいよ素材の話に入っていこう。3Dプリンターで使える素材は、柔らかいゴム製から固い金属まで様々ある。用途に合わせた素材を選ぶことは最高の造形に欠かせない。まずはどのような素材があるのかを知るところから始めよう

 

家庭用3Dプリンターで使われる材料

まずご家庭で使える主な素材を見てみたい。注意してほしいのは、使用する3Dプリンターの造形方式によって使用できる素材が異なってくるので買ってからこの素材が使えなかったのか、とならないようによく研究はしてほしい。

 

・ABS樹脂

ABSとはアクリロニトリル、ブタジエン、スチレンの頭文字をとったもの。表面光沢に優れていて、着色することができる素材だ。デザインを必要とする造形に適している。比較的強度も高く、粘りもあるので、力が加わるものにも適している。厚みも1㎜まで薄くできる。

 

・PLA樹脂

PLA樹脂は植物由来の成分で出来ている。主にトウモロコシやイモ、サトウキビなどで出来ているため、プリント中の独特の嫌なにおいを出さないので人気がある。高温に弱く、弾力性が弱いため固い仕上がりになる 。日常生活で目にするもので、自動車の内装や電化製品に使われている素材だ。主に、ミニチュア模型やフィギアなどを造形される方が多い。プラモデルが好きな方はそのパーツを作ったりもするみたいだな!他にも電子機器の外装パーツを自作すれば、DIYなどでおしゃれにアレンジすることができる。

ABS樹脂と比べると、土の中で分解することもできたりと環境にやさしく、今はPLAがかなり主流になっている 。精巧なデザインも家庭でできるよう改良されつつあるようだ。

 

・光硬化レジン

家庭用の光造形方式の3Dプリンターでは、光硬化レジンを使う 。最近では手芸やなどで女性がキーホルダーを作るのにも使っているな。素材自体は無色透明で、出来上がりは半透明になり、光を入れると幻想的に光るのも特徴だ。現在3Dプリンターで使用する光硬化レジンについては、顔料を入れることで様々な色が取り扱われているぞ。紫外線で変形造形をしていくので、簡単に作ることができると人気だが、紫外線による湿気や熱に弱く、やや劣化しやすいというデメリットもある。

 

業務用3Dプリンターで使われる素材

業務用3Dプリンターで使われる素材は家庭用素材よりも良い素材が使用できるのが特徴だ。家庭用と同じく、3Dプリンターの造形方式によって使用できる素材が異なるため注意が必要だ。

 

・ABSライク樹脂

ABSライク樹脂はエポキシ系の紫外線硬化樹脂だ。液体の樹脂に紫外線を当てて硬化し、造形していく。強度はABSに劣るため、力が加わるようなものには適さないが、出来上がりは微細で綺麗な造形物を作ることができる。色も淡い黄色がかった半透明で、そのままでもインテリアとして十分に機能するぞ!

 

・PPライク

PPライクとABSライクは同じ紫外線硬化樹脂だ。ただPPはABSライクよりも弾力性があり、衝撃吸収性に優れてる。外観で使われることは少なく、組付けや、PP製品の検証など部品と部品を組み合わせる機材としての役割を担っているようだ。弾力、衝撃の吸収に優れているので、金属やプラスチックなどの結合に用いられ、素材を生かしてはめ込み、固定することができる。

 

・ゴムライク

光硬化型の樹脂で、ゴムの性質を持っており、ゴムのように柔らかく曲げることができるのが特徴だ。

 

・石膏パウダー

粉末石膏造形で用いられる樹脂だ。石膏なので色を付けやすくフィギアや模型に適した素材になる 。プレゼンの最終段階で活躍し、最終的な出来上がりを、色付きでプレゼンできる優れものだ。ただ、強度がないため力が加わるものには適さないようだ。さらに、乱暴に扱うと細い部分などは折れてしまう可能性があるので扱いには注意が必要である。

 

・Ultem

耐久・耐熱・耐薬に優れたスーパーエンジニアリングプラスチックだ。3Dプリンターで造形された部品が航空機などの実用部品として採用されている 。それほど、耐久がある素材なので精密機械や飛行機などに使われているぞ。ただし、作るときに非常に高い温度を必要とするので一部の上位機種でのみしか扱うことができない。乗っている飛行機に3Dプリンターで作られた部品が使われているなんて思うとワクワクするな!

 

・ワックス

高熱をかけると簡単に融解される樹脂だ。ロストワックス法や鋳造型などの素材を置き換えるためのつなぎの造形物になる。ワックスだけでは完成にならないので、縁の下の力持ち的役割を担っていると言える。

 

・金属類

アクセサリーによく使われるシルバーやチタンも3Dプリンターで造形することができる。シルバーはイヤリングやネックレス、リングなどに使われているぞ。バンドマンがするような太めのアクセサリーから、繊細で華奢なアクセサリーまで幅広く造形できると最近注目を浴びている。また、チタンは軽いだけでなく強度があり耐久性に優れているので、機械部品に利用されている。金属類を造形する際は、ロストワックス法が用いられることが多いようだ。

 

このように3Dプリンターの素材はたくさんあるため、どれがいいのかわからないという方も多いだろう。最初は家庭用のお安めの素材で試しながら、造形物に合った素材を選んで欲しい。

 

3Dプリンターでこんなものを作れる!

3Dプリンターを使って家庭で作るものはどんなものがあるだろうか。意外なものを作れたりするので、今後の造形の参考にしてみてほしい。

 

・子供の夏休みの自由研究

夏休みの大物宿題というと、自由研究や発明工夫というものがある。子供はもちろん、親も巻き込まれることはしばしば…ごほん。そんな時に、3Dプリンターを活用してしまえば自由研究の一役を担ってくれる。たとえば、動物や虫の生態を研究した場合、模型を作ることができる。虫の細かな構造を知る場合は少し大きめに作れば、説明をしやすくなる。虫の住処などを作る場合も草などはそのままでいいものの、本物の虫を持っていくわけにはいかない場合もある。そんな時に、3Dプリンターで虫を作ってしまえば学校に持っていくまで逃げ出されることもなく、お世話の必要もない。本物の虫を置いておくと、ご家庭によっては嫌がられることもあるが、3Dプリンターで出力した虫なら問題ないだろう。

 

・コロナ対策にも

毎日のように報道されている新型コロナウイルスの問題。うつらないようにと様々な対策が紹介されているが、中でも不特定多数の人が触れるものには注意するように言われている。電車のつり革やドアノブなど毎回触る前にアルコールなどを使って消毒すればいいかもしれないが、手間を考えるとそのまま素手で触ってしまいがちだ。そんなとき、3Dプリンターでドアノブやつり革を直接触らずに済むフックや手袋などを造形すれば素手と対象物の間に一枚挟むことができるので感染予防になる。家に帰ってからアルコールで消毒をすれば繰り返し使うこともできる。柔らかいゴム素材で作れば、様々な形に変化し柔軟に対応できるだろう!

 

・子供のおもちゃ

3Dプリンターでの特徴として、同じものをいくつも作ることができるというところがある。ブロックや積み木などを作ってしまえば、子供が遊ぶには十分だ。また、おままごと用にお皿や包丁などを作れば、わざわざ買う必要はない。子供も大好きなご両親が作ったものなら喜んで使ってくれるだろう!お店で売っている可愛らしいものではなく、本物そっくりのクローゼットやベッドは見事なものだ。

 

・料理も造形できる

プリンターの機種によっては食材も造形することができる。ポテトサラダで動物の形を再現したり、といったことも可能だ。あるいはピザを作ったり、ハンバーグを作ったり…食事が楽しくなること間違いなし!!!!フード3Dプリンターではなくとも、たとえば普通の3Dプリンターを使ってクッキーの型などを造形すればお菓子作りの幅も広がることだろう。

 

・世界に一つだけの指輪

金属を造形することができるプリンターをレンタルすれば、世界に一つだけの指輪を作ることができる。特に結婚指輪や婚約指輪を特別な思い出にしたいカップルは多く、オーダーメイドをする人が多い。ブライダルリング専門店の中には、3Dプリンターで結婚指輪を作る企画をしているお店も増えてきている。今までのオーダーメイド以上に好きな形や模様、文字を自由に入れることができると注目されているぞ。

 

まとめ

3Dプリンターの可能性は未知数だ。ここにあげた活用法はほんの一部でしかない。

是非ともご自身の作りたいものを創造してほしい。3Dプリンターの造形にお悩みの方は、SK本舗にご相談ください