3Dプリンターの種類は?|初心者が知っておくべき5つの造形方式

業者用はもちろんのこと、家庭用で使える安価で性能も良い商品も多数出てきて話題の3Dプリンター。

フィギュアを自作で作成する方など趣味で始める方も多く、用途も様々で人気を集めていますよね。

しかし、実は、3Dプリンターと言ってもその種類は様々です。どのような造形方式で作るのかによって完成度に大きな違いが出てきます。そのため、その種類を理解しないまま、3Dプリンターを購入してしまうと完成品が自分の理想とは大きくかけ離れてしまう恐れがあるのです。

そこで、この記事では、これから3Dプリンターの購入を検討している方や最近話題の3Dプリンターがどのようなものかを知りたい方向けに、主要な造形方式の種類とその特徴について紹介をしていきたいと思います。

1.家庭用と業務用

まず、3Dプリンターを使用するにあたり、どのような用途で使うのかを考えましょう。使用用途は、大きく分けて次の二つです。

・家庭用:価格も性能も抑えて趣味で使う人向け
・業務用:高価格で高性能の仕事として使う人向け

どちらを選ぶかによって、性能や価格が大きく異なります。具体的にどういう違いがあるのか、それぞれ見ていきます。

1-1.家庭用3Dプリンター

家庭用の3Dプリンターは、コンパクトサイズで低価格なので、Amazonなどのネットショップで気軽に購入出来ます。

フィギュアの作成など趣味として購入する方も増えてきています。

安いものだと3万円代、よほど性能にこだわらない限り、基本的に10万円あれば購入することが出来ます。

また、後ほど詳しく紹介しますが、家庭用の3Dプリンターは、安価な「熱溶解積層方式」が主流となっています。

1-2.業務用3Dプリンター

性能にこだわるのであれば、断然、業務用3Dプリンターをお勧めします。

と何と言っても完成度の仕上がりが高くなります。ただ、その分家庭用3Dプリンターに比べて値段はかなり高くなります。

業務用3Dプリンターの価格は、大きく分けて次の二つです。

・ミドルクラス:250万円以下
・ハイクラス:250万円以上

安い商品だと20万円ほどで購入することも可能ですが、何百万もする商品も溢れています。

また、業務用3Dプリンターは、「光造形方式」「インクジェット方式」「粉末固着(接着)方式」が多いです。

2.3Dプリンターの種類

では、ここから具体的に3Dプリンターの種類について説明していきます。一概に3Dプリンターといっても種類は様々です。

大きく分けて、この5つ方式が主流です。

・光造形方式
・インクジェット方式
・粉末燃結方式
・熱溶解積層方式
・粉末固着(接着)方式

それぞれ、詳しく見ていきましょう。

2-1.光造形方式

まず、ご紹介するのが「光造形方式」です。SLA(Stereo Lithography Apparatus)と言われることもあります。

3Dプリンターと言えば「光造形方式」と言われるくらい定番のモデルです。

この光造形方式は、液状の樹脂に対して紫外線を当てます。すると、その樹脂が硬化をするので、その作業を何層も繰り返すことにより立体的に作り上げていきます。

液体樹脂を使用しているので、複雑な造形も高精度に作成が可能!しかも、表面が滑らかに仕上がるのも嬉しいポイントですね。

しかし、仕上がりまでの時間がかかるのと材料が高いので、量産に向かずコストパフォーマンスが悪いです。

ただし、この方法は、昔から使われていて、信頼性も高く最も普及しています。そのため、はじめは多くの方が使用しているタイプを使いたいという方には「光造形方式」がお勧めです。

【材料】
・エポキシ系樹脂

【メリット】
・複雑な造形も高精度に作成可能
・表面が滑らか

【デメリット】
・量産に向かない
・他の材料に比べると樹脂の単価が高い

2-2. インクジェット方式

インクジェット方式は、みなさんに馴染みのあるプリンターの印刷方式を応用したもので、インクジェットの代わりにインクジェットヘッドから噴射した樹脂を紫外線で固めながら積層して作成していきます。

他の方式に比べて、高速にモデルを作ることが可能ですが、印刷を行うときと同じように少し稼働音が大きい傾向にあります。

液体を噴射して作成するため、印刷のように高解像度なカラーで造形を作成することができ、非常に高精度な作品に仕上がります。きめ細かいため、表面の仕上げも滑らかになります。

しかし、アクリル系樹脂を使用しているため耐久性は弱く、力を加えるとすぐに壊れてしまうこともあります。また、紫外線が当たると硬化する性質があるため、直射日光が当たると硬化してしまい、形が変わってしまいます。そのため、長期的に使用する場合には向きません。

フィギュアなど色合いにこだわる方におすすめの方式です。

【材料】
・アクリル系樹脂

【メリット】
・高速にモデルの作成可能
・高解像度なカラー・高精度
・表面が滑らかな仕上がり

【デメリット】
・他の方式に比べると稼働音が大きい
・力を加えると壊れやすい
・太陽光での劣化が起こりやすい

2-3. 粉末燃結方式

粉末燃結方式は、粉末状の材料にレーザー光線を当てて焼結させる方法です。他の材料と異なり粉末を扱うので、取り扱いには注意が必要です。

また、SLS(Selective Laser Sintering)と呼ばれることもあります。

この方式の最大の特徴は、何と言っても金属製の立体物も出力出来ることです。また、材料の取り扱いも広く、複雑な造形にも対応可能ですし、造形物に併せて材料を選べるので、耐久性の高いものを作ることが出来ます。

しかし、表面がざらざらした仕上がりになるので、質感を求める場合には先ほど紹介したインクジェット方式などがあるお勧めですね。

この粉末燃結方式ですが、2014年に特許が切れたことで価格が下がってきています。今後さらに、新しい商品が出てきて値段が下がっていくと考えられるので期待大ですね。

【材料】
・樹脂系素材
・金属系素材(チタン・ニッケルなど)

【メリット】
・金属の出力も可能
・複雑な造形も作成可能
・高耐久性
・価格が下がってきている

【デメリット】
・材料の取り扱いに注意が必要
・表面がざらざらする

2-4.熱溶解積層方式

熱溶解積層方式は、プリンターヘッドから溶けた樹脂を押し出しながら積層する方法です。FDM(Fused Deposition Modeling)とも言われます。

こちらも、粉末燃結方式と同様に、2009年に特許が切れ、価格が非常に安くなっています。

本体価格もさることながら、材料の費用も安くコストパフォーマンスに優れていることから家庭用3Dプリンターで主流となっています。コンパクトサイズが多いのも嬉しいポイントですね。しかし、その反面、精度や仕上がりが粗いとうデメリットがあります。

材料も光硬化樹脂や粉末材料を使用しないため、比較的安全に使用出来ます。そのため、個人で初めて使うのに適した3Dプリンターといったところでしょうか。

【材料】
・ABS樹脂
・PLA樹脂

【メリット】
・コスパが良い
・比較的安全に利用出来る

【デメリット】
・精度や仕上がりが粗い

2-5.粉末固着方式

粉末固着方式は、石膏などの粉末材料を敷き詰めた上に、ヘッドを移動させて接着剤を吹き付けて固めていく方法です。

比較的スピードも速いのですが、石膏を接着剤で固めて作っているので、衝撃に弱く、壊れやすいというデメリットがあります。

この粉末固着方式の最大の特徴は、粉末材料に着色することでキメの細かいフルカラー造形が出来ることです。また、材料費が安くランニングコストを抑えることが出来ます。

出力後に塗装をする必要がないため、フィギュアや建築モデルなど発色が求められる造形物に向いています。

【材料】
・石膏粉末

【メリット】
・速度が速い
・フルカラーで造形できる
・ランニングコストが安い

【デメリット】
・脆くて壊れやすい

まとめ

いかがでしたか?

自分が探している3Dプリンターの種類はわかりましたか?

3Dプリンターは、企業努力で値段は徐々に下がってきていますが、高価な買い物には違いありません。

失敗しないためにも購入を考えている方は、ぜひ、今回の記事の内容をご参考にしていただければと思います。

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