3D プリンタ
3Dプリンタとは、3Dデータを基にインクを積層させて立体モデル形状を作る方法である。インクを何度も繰返し上塗りすることで、徐々に厚みが増していき、複雑な立体形状(3D形状)を印刷していく。材料はプラスチック(樹脂)をはじめ、金属やセラミックスに応用されている。切削加工や成形加工では不可能な形状に仕上げることができるが大きな特徴である。
3D プリンタのメリット
3Dプリンタのメリットは、小数、安価、複雑形状がメリットである。3D設計の段階で、必要なときに必要な数量を出力することができるため、容易に試作品、サンプル、型を作ることができる。特に開発段階やプレゼン段階で分かりやすく作ることができる。さらにこれまでないような、形状を作れることから部品点数や組立工程を大幅に減らすことができる。
3D プリンタのデメリット
現状、加工に時間がかかるため、大量生産には向かない。また主材料の多くは樹脂が一般的で、金属はまだその信頼性も含めて発展途上である。精度も高精度は期待できない。ただし、これらの問題点は日進月歩で急速に克服してきており、実用化も進んできている。
熱溶解積層方式 (FDM方式)
熱溶解積層方式 (FDM方式：Fused Deposition Modeling)とはポリカーボネイトやABS樹脂の熱可塑性樹脂を高温で加熱して溶かし、薄く積み重ねていく方式である。積層で立体形状を作っていく。
3D プリンタの構造
ポリカーボネイトやABS樹脂はフェライトと呼ばれる線形状である。
光造形方式 (SLA方式)
紫外線をあてると硬化する液状の樹脂を槽に満たし、上から紫外線レーザを照射させて硬化させる。1層硬化すればステージが1層分下がり、同じように照射を繰り返すことで形をつくる。最後に槽から引き上げて完成する。
3D プリンタの構造
3Dプリンタの活用
3Dプリンタでは、製造業や建築を中心に活用の幅が広くなっている。従来では試作品が多かったが、量産品への利用も進められてきている。3Dプリンタの理由は、3Dデータが必要なため、3DCGや3DCADなどのソフトウェアを活用して、自分が作りたい立体物のデータを作る必要がある。
製造の用途
製造業では主に試作品が使われている。簡単な試作品や治具、型などは、その場で安価に出力することができ、いろいろな形状がためすことができるため、スムーズな開発が可能となっている。また複雑な形状が可能なため、従来ではいくつもの部品や加工工程を経た製品を、一体で製作することができる。量産品への導入も行われている。
建築の用途
建築分野では、建物の試作品の製作を行い、一般の人にでも直観的にわかりやすくデザインを把握することができる。また、図面化しにくく、加工が難しいような意匠性の高い独自のデザインが可能となる。そのほか、部品の製造や調達も3Dプリンタで行われている。また、災害や緊急被害に、3Dプリンタによって、素早く効率的に仮設住宅や必要なインフラを構築する。
医療の用途
医療分野では医療器具の製造や技師や歯科インプラント、人工臓器や組織の再生などの医療への応用に重要な役割を担っている。医療教育の現場では、解剖モデルや症例モデルを用意て、リアルな模擬手術を行い、臨床経験を積むことに役立っている。