言語の変更 :
3Dプリントとは？仕組み・方式・材料・できることをわかりやすく解説
3Dプリントは、3Dデータをもとに樹脂や金属などの材料を積み重ね、立体物を作る製造方法です。金型を使わず1個から製作できるため、試作品だけでなく、治具、交換部品、小ロット品、実用部品まで幅広く活用されています。
このページでは、3Dプリントの仕組み、主な造形方式と材料、できること、メリット・デメリット、製作の流れを解説します。さらに、自社で造形する場合と外部サービスを利用する場合の違い、実用部品で確認したいポイントまで紹介します。
3Dプリントとは
3Dプリントとは、デジタルの3Dデータをもとに材料を付加しながら立体物を作る製造方法です。「Additive Manufacturing（AM）」や「積層造形」とも呼ばれます。
材料を削って形を作る切削加工とは異なり、3Dプリントでは必要な部分に材料を積み重ねて形状を作ります。金型を必要としないため、形状を変更したい場合も3Dデータを修正して再造形しやすく、試作や少量生産、複雑形状の部品製作などに利用されています。
ただし、実際の造形方法は1種類ではありません。樹脂をノズルから押し出す方式、液体樹脂を光で硬化させる方式、粉末材料を熱で結合する方式などがあり、用途に応じて使い分けられています。
3Dプリントで何ができる？
3Dプリントは、形状確認のための試作品から、工場で使う治具、交換部品、最終的に装置へ組み込む実用部品まで利用できます。金型を必要としないため、少量製作や形状変更を伴う用途と特に相性がよい製造方法です。
3Dプリントの主な造形方式
3Dプリントには複数の造形方式があり、材料の形状や固め方、熱源などによって分類されます。ISO/ASTM 52900ではAdditive Manufacturingに関する用語や基本概念が整理されており、一般に材料押出、液槽光重合、粉末床溶融結合、材料噴射、結合剤噴射、シート積層、指向性エネルギー堆積といったプロセスカテゴリーで説明されます。
方式が違えば、使用できる材料、得意な形状、表面の仕上がり、寸法精度、必要な後処理も異なります。ここでは、比較的目にする機会の多い材料押出、液槽光重合、粉末床溶融結合を中心に紹介し、そのほかの方式は一覧で整理します。
3Dプリントで使われる主な材料
3Dプリントでは、造形方式と材料を別々に考えることはできません。使用できる材料は方式によって決まり、同じ「樹脂」であっても、フィラメント、液体レジン、粉末樹脂では加工方法も得られる特性も異なります。
材料選びでは、造形しやすさだけでなく、強度、耐熱性、柔軟性、耐薬品性、吸水性、摩擦・摩耗、外観など、完成した部品に必要な性能を確認します。まず用途を整理し、その用途に適した材料と造形方式を組み合わせることが重要です。
3Dプリントのメリット・デメリット
3Dプリントは、金型を使わず少量から製作でき、設計変更や複雑形状にも対応しやすい点がメリットです。一方、量産時のコストや生産性、寸法精度、表面状態、材料、後処理には注意が必要です。切削加工や射出成形などと比較し、数量や用途に応じて使い分けます。
メリット：金型不要・少量対応・複雑形状
3Dデータから直接造形できるため、試作や小ロット品を製作しやすく、設計変更にも柔軟に対応できます。また、内部流路や一体形状など、従来工法では加工が難しい形状にも適しています。
デメリット：量産性・精度・表面・材料
大量生産では射出成形の方がコストや生産性で有利な場合があります。また、高い寸法精度が求められる場合は切削加工が適していることがあり、3Dプリントでは方式によって積層痕や強度差、後処理が発生します。
そのため、精度、数量、材料、使用環境などを確認して適切な製造方法を選ぶことが重要です。
3Dプリントで部品を作る流れ
3Dプリントで部品を作る基本的な流れは、「3Dデータを用意する」「ファイル形式を確認する」「材料と造形方式を選ぶ」「造形条件を設定してプリントする」「後処理と確認を行う」という流れです。
自社の3Dプリンターで造形する場合も、外部の3Dプリントサービスに依頼する場合も、最初に用途と要求条件を整理することが重要です。見た目だけを確認する試作品なのか、荷重がかかる実用部品なのかによって、適した材料や造形方式は変わります。
自社で3Dプリントする？サービスに依頼する？
3Dプリントを利用する方法は、大きく「自社で3Dプリンターを保有して造形する方法」と「3Dプリントサービスに製作を依頼する方法」に分けられます。
どちらが適しているかは、造形頻度、必要な材料、品質、数量、納期、設備投資、後処理の有無などによって変わります。自社造形は試作を繰り返す場合に機動力がありますが、装置の導入だけでなく、材料管理や保守、造形条件の調整、後処理のノウハウも必要です。
一方、外注サービスでは自社で設備を持たなくても複数の方式や高機能材料を利用でき、造形から後処理まで依頼できる場合があります。
可動部品の3Dプリントでは耐摩耗材料が重要
可動部品では、造形直後の強度だけでなく、繰り返し動作した後にどの程度摩耗するかが部品寿命を左右します。
一般的な3Dプリント材料は、造形性や静的な強度を重視して設計されているものも多く、必ずしも摺動用途に最適化されているとは限りません。ギヤ、すべり軸受、スライド部品、送りねじナット、ローラーなどに使用する場合は、摩擦・摩耗特性まで確認して材料を選ぶ必要があります。
さらに、給油が必要な材料では、潤滑剤の補給や周辺への付着がメンテナンス課題になる場合があります。用途によっては、無給油で使用できる摺動材料を選ぶことで、保守作業を減らすこともできます。
イグスの3Dプリント材料・サービス
イグスでは、可動部品や摺動部品を3Dプリントするための材料と、3Dデータから部品を製作する3Dプリントサービスを提供しています。
当社が3Dプリント材料で重視しているのは、造形できることだけではなく、可動用部品に最適化した材質特性です。ギヤ、すべり軸受、スライド部品、送りねじナット、ローラーなど、接触しながら動く部品に使用できるよう、用途に応じた材料を用意しています。
自社の3Dプリンターで造形したい場合は材料を選択でき、プリンターを保有していない場合やSLSなどの造形を利用したい場合は、3Dプリントサービスで部品製作を依頼できます。
3Dプリントに関するよくある質問
ここまで解説した内容の中から、3Dプリントを検討するときによくある疑問を簡潔にまとめました。
「3Dプリント」は、3Dデータをもとに立体物を造形する技術や製造プロセスを指します。一方、「3Dプリンター」は、その造形を行う装置です。
3Dデータがない場合は、3D CADで設計したり、現物を3Dスキャンしたりしてデータを作成する必要があります。
イグスでは、ギヤやローラー、すべり軸受などの3Dモデルを寸法入力だけで作成できる無料のCADコンフィギュレーターを提供しています。作成したCADデータはダウンロードでき、3Dプリントサービスでの注文にも利用できます。
CADコンフィギュレーターへ寸法精度は、造形方式や材料、部品サイズ、造形方向などによって異なります。3Dプリントで対応できない厳しい公差や高い加工精度が求められる場合は、切削加工を選択する方法もあります。
イグスでは、樹脂丸棒・板材を使用した旋盤加工やフライス加工にも対応しており、用途や必要精度に応じて製造方法を選べます。
CNC加工サービスを見る3Dプリントの価格は、材料、部品サイズ、数量、造形方式などによって異なります。
イグスでは、3Dデータをオンラインツールにアップロードすると、形状や材料に応じた価格をすぐに確認できます。そのまま3Dプリント部品を注文することも可能です。
3Dプリントサービスの価格を確認する材料は、荷重や温度、摩擦・摩耗、耐薬品性など、部品の使用条件に合わせて選定します。
イグスの「イグリデュール デザイナー」では、3Dデータと使用条件をもとに適した材質を比較でき、摺動部品では予測寿命も確認できます。材質選定から寿命の検討までオンラインで行えます。
イグリデュールデザイナーへまとめ
3Dプリントは、3Dデータから材料を積み重ねて立体物を作る製造方法です。金型を必要とせず、試作品、治具、交換部品、小ロット品、カスタム部品、実用部品まで幅広く活用できます。
一方で、造形方式や材料によって得意な用途は異なります。実用部品では、強度だけでなく寸法精度、使用温度、薬品、水分、摩擦・摩耗など、実際の使用条件を確認して材料を選ぶことが重要です。
特にギヤ、すべり軸受、スライド部品、送りねじナット、ローラーなどの可動部品では、耐摩耗性や無給油で使用できるかどうかも材料選定の重要なポイントです。目的に合わせて、自社造形と3Dプリントサービスを使い分けましょう。
可動部品の3Dプリント材料を選ぶ／部品製作を依頼する
ギヤ、すべり軸受、スライド部品、送りねじナット、ローラーなど、動きながら接触する部品を3Dプリントする場合は、用途に合った耐摩耗材料を選ぶことが重要です。
【自社で3Dプリントする方】
イグリデュールの3Dプリント用フィラメント、SLS粉末、3Dプリント用レジンから、用途に合う材料をお選びいただけます。
【部品として製作を依頼する方】
3Dモデルをアップロードして、材料選定、価格確認、注文までオンラインで進められます。