3Dプリンター

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設計をプリンターに渡すと、プリンターがその製品を作ってくれる機械。

実は、設計ができれば、プリンターはアウトソーシング可能なので、プリンターを持っていなくても始めることができる。

パソコンである程度の作業をおこなうことができれば、誰でもものづくりを行うことができる世の中になった。

概要

積層造形装置、付加製造装置、AM装置、AMマシンとも呼ばれる。薄い層をつぎつぎと積み重ねてゆく方法で立体物を作りだすいわゆる、積層造形法が一般的である。設計段階での試作のように頻繁に形状を変更して迅速に実態が欲しい場面(ラピッドプロトタイピング)や、医療機器のように個々の患者に合わせて形状を変更するような製品の製造、航空宇宙分野のようにそもそも従来手法のコストがさして低くないチタン部品の製造などに向いているとされる。[1]

3Dプリントのメリット

安いものでは1cm2あたり20円という安価(FDM法)で試作できる

個別に調整して出力することができる。

医療分野での応用

歯科で、インプラントの作成。

補聴器の耳にフィッティングさせる部品の製作など。

プリンターのアウトソーシング

DMM.make などののサービスを使えば、3Dプリンターを持っていなくても3Dプリントを楽しむことができる。

パソコンができれば、ものづくりを行うことができる時代になったと言うことを意味している。

DMM.make

20種類以上のさまざまな素材の中からぴったりなものを選択して、3Dプリントすることができる。

選べる素材一覧 - DMM.make 3Dプリント

また、つくるだけでなく、販売するところまで一つのプラットフォームでおこなうことができるので、本当に良いものができた時には、スムーズにシェアすることができる。

ご利用の流れ - DMM.make 3Dプリント

3Dモデルの製作のルールについても詳細に、示されているので、このサービスを利用するときには、ルールに則って3Dデータを作成する必要がある。

3Dデータ(モデリング)のルール - DMM.make 3Dプリント

3Dプリンターを動かすためのデータの作成

3Dプリンターを動かすファイル形式

対応しているファイル形式は、

STL(Standard Triangulated Language)(.stl)ファイル形式が、比較的、多くの3Dプリンターが対応しているとのこと。[2]STLは、一般的なCADデータとは異なり、モデリングされた3次元形状を三角形(ポリゴン)の集合体で表現したデータ構造で、個々の三角形の頂点の座標と、単位法線ベクトルの情報を持っている。[3]。立体構造のデータを保持できる。

そのほかに、OBJがある。これは、ざっくりといえば、STLに色データが追加できるもの。

3DCADを使用して、ファイルを作成する場合には、拡張子が「*.prt」「*.catpart」「*.ipt」「*.123dx」などのままでは、直接3Dプリンタで扱うことはできない。[3]

3Dデータの作成の方法

3DデータはCADやCGツールなどのモデリング専用ソフトを使って作成する。[4]業務上の応用を考える場合、3Dスキャナーは有力な選択肢である。ただし、スキャナー代の初期投資が必要となる。

最終的な3Dプリンターに使えるデータと、そのデータを作成する中間にあたる中間ファイルについては、いくつか種類がある。

.step(国際規格のISOで定められている形式), .igs, .x_t, .dxf などがある。

3DCADソフトウェア

「Fusion 360」高機能にも関わらず、商用利用しなければ無料で使うことができる。3DCADのメリットは、正確にモノづくりをすることができる点である。逆に言えば、正確性がそれほど必要ない場合には、CGツールで十分かもしれない。

CADは「Computer Aided Design」(コンピュータ支援設計)の略。[5]3D CADはソリッドやサーフェスのデータを作成することができる。STLやOBJはエクスポートで生成できるが、それらをインポートして編集したい場合は、何らかの手段でソリッドに変換する必要がある。

CGツール

Blender」が、無料で使える。

ポリゴンペースとスプラインベースと呼ばれる方式に別れる。

ポリゴンベースは、四角形や三角形と言った頂点データを組み合わせて作成する。

スプラインベースは、曲線データを組み合わせて作成する。

フィギュアや、オブジェなど「形作りたい」、グッズ作成時に向いている。一方で細かな寸法などを正確に表現することは苦手なので、正確性が必要なものについては、3DCADの方が向いている。

3Dスキャナー

3Dスキャナーを用いることで、実物から、3Dデータを作りたい時に、実物をスキャンすることで比較的簡単に3Dを作成することができる。

現状7〜8万円ほどの初期投資が必要となる。ただし、10万円は切っており、税金の話でいえば法人としては購入しやすい価格設定になっている。

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3Dデータの種類

3Dプリントを行うために、知っておく必要があるものとして、下記の四つが主要なものである。[4]

ワイヤーフレーム

サーフェス

ソリッド

ポリゴン (サーフェスの一種)

ワイヤーフレーム

形状の点と稜線(エッジ)のみのデータ。

サーフェス

曲線の集合で面を定義する「皮だけ」のデータ。

部品を組み上げた状態「アセンブリ」の表現には向かない。

ソリッド

体積や質量の概念がある「中身が詰まった」データ。

複雑な形状などの表現には向かない。

ポリゴン

線で構成した多角形の集合で形状を作るデータ。

ゲーム開発、フィギュア作成、構造や流体の解析、3Dプリントなどさまざまな場面で使われる。

Aid tools作成の手段としての3Dプリンター

twitterでバズったので、全国ニュースでも話題になった。

yahooニュースにもなっていた。

https://news.yahoo.co.jp/articles/cc5676159df0d14d03cf9a1e5ece53e20aa0354f

いろいろなAid toolsを作ることができる。

すでに作られたもので、図面が公開されていて、いいものがあれば、他人が作ったものをお金を出して購入することもできる。

3Dプリンターの種類

キヤノンのサイトでは、以下の方式に区分して紹介されている。[6]

粉末焼結積層造形方式(SLS(Selective Laser Sintering))

光造形方式(SLA(Stereo Lithography Apparatus))

インクジェット方式(マルチジェット・プリント方式)

インクジェット粉末積層方式(カラージェット・プリント方式)

熱溶解積層方式(FDM(Fused Deposition Modeling))

チュートリアル

無償3次元CADでiPhoneケースを設計しよう-パーソナル3次元プリンタ入門

参考

夢が広がりすぎ23,000円で買った光造形式3Dプリンターの性能がヤバすぎて未来にきた感がすごい