【熱溶解積層vs光造形】それぞれのメリット・デメリットや選び方など解説！

• 家庭で使える3Dプリンターを買いたいけど、どんな種類があるの？
• 熱溶解積層方式と光造形方式って何がどう違うの？
• それぞれのメリットとデメリットは？選び方は？

こんな疑問を解決します。

この記事では、家庭用3Dプリンターの熱溶解積層方式と光造形方式について基本的な原理やそれぞれのメリット・デメリット、選び方などを分かりやすく解説しています。

家庭用3Dプリンターの基礎

① 3Dプリンターの基礎知識

3Dプリンターはデジタルデータを基に立体物を造形する装置です。パソコン上で設計されたモデルを層状に材料を積み重ねて実物にする技術で、プラスチックや金属など様々な材料が使われます。初めて3Dプリンターを使う方にとっては、この技術はまるで魔法のように感じられるかもしれません。

このプロセスは従来の製造方法と比べて、複雑な形状も容易に作成できる点が大きな特徴です。例えば、複雑な内部構造を持つ部品も一度に造形することが可能です。また、個々のニーズに合わせたカスタマイズが容易で一つ一つ異なるデザインの製品を作ることもできます。

しかし、3Dプリンターにも限界があります。造形サイズや使用できる材料、精度など、機種によって異なる制約があるため、購入前には自分の用途に合った機種を選ぶことが重要です。また、3Dプリンターを使う上での安全対策も忘れてはいけません。特に、熱を使うタイプのプリンターでは火傷や発火のリスクがありますので取扱いには十分注意しましょう。

② 家庭用3Dプリンターの種類

家庭用3Dプリンターには大きく分けて、熱溶解積層方式（FDM）と光造形方式（SLA/DLP）の2種類があります。FDM方式は熱で溶かしたプラスチックを積層して造形する方式で、比較的安価で操作も簡単なため、初心者や趣味で使う方に人気です。一方、SLA/DLP方式は液体の樹脂を光で硬化させて造形する方式で、より高精度な造形が可能ですが、機器の価格や材料費が高めです。

FDM方式のプリンターは、比較的大きな造形が可能で色々な色のフィラメント（材料）を使って、カラフルな作品を作ることができます。一方で、細かいディテールや滑らかな表面を出すのは難しいです。

SLA/DLP方式のプリンターは、細かいディテールや滑らかな表面を得やすいですが、造形サイズが限られることが多いです。

どちらの方式も一長一短があり、どの3Dプリンターを選ぶかは、何を作りたいか、どの程度の精度が必要か、予算はどのくらいか、などの要素によって決まります。例えば、大きな物体を作りたい場合はFDM方式が向いていますが、細かいジュエリーなどを作る場合はSLA/DLP方式が適しています。

熱溶解積層方式（FDM）のメリットとデメリット

① FDM方式の基本原理

FDM方式は熱でプラスチックフィラメントを溶かし、層状に積み重ねて物体を造形する方法です。家庭用3Dプリンターの中では最もポピュラーな方式です。フィラメントはスプール（巻き取り）に巻かれており、プリンターはこれを熱して溶かし、ノズルから押し出して造形します。

② FDM方式の主なメリット

FDM方式の最大のメリットは機器の価格が比較的に安く、操作性が簡単であることです。初心者でも扱いやすいです。また、材料の種類も豊富でABSやPLAなどのプラスチックから木材や金属を混ぜた特殊なフィラメントまで幅広い選択肢があります。これにより、趣味での使用から実用的な部品の製作まで幅広い用途に対応できます。

さらに、FDM方式の3Dプリンターは比較的大きな造形物を作ることができます。これは家庭での使用だけでなく、プロトタイピングや小規模な製品製造にも適しています。また、機器自体のメンテナンスや修理が比較的容易である点も長期的な使用を考えると大きな利点です。

③ FDM方式のデメリットと注意点

しかし、FDM方式にはいくつかのデメリットもあります。FDM方式は層状に材料を積み重ねるため、表面がざらざらになりやすく細かいディテールの表現が難しいです。そのため、細かいディテールや滑らかな仕上がりを求める場合には不向きです。また、材料が冷却する際に収縮し、造形物が歪むことがあります。これを防ぐためには、温度管理が重要です。

さらに、FDM方式では使用する材料によっては有害なガスが発生する可能性があります。特にABSなどの特定のプラスチックを使用する場合は適切な換気が必要です。

光造形方式（SLA/DLP）のメリットとデメリット

① SLA/DLP方式の基本原理

光造形方式には主にSLA（Stereolithography）とDLP（Digital Light Processing）の2つのタイプがあります。この方式は液体樹脂を特定の光源で硬化させて造形する技術です。SLAはレーザーを使って樹脂を硬化させ、DLPはプロジェクターのような光源を使用します。

② SLA/DLP方式の主なメリット

SLA/DLP方式の最大のメリットは、その高い造形精度と滑らかな仕上がりです。細かいディテールや滑らかな曲面も高い精度で再現できるため、プロフェッショナルなデザインや精密な部品製作に適しています。例えば、歯科用のインプラントやカスタムジュエリーの製作など、細かなディテールが求められる分野での使用が増えています。

③ SLA/DLP方式のデメリットと注意点

しかし、SLA/DLP方式にもいくつかのデメリットがあります。まず、機器自体の価格がFDM方式に比べて高いことが挙げられます。また、使用する樹脂の価格も高く、材料費などのランニングコストがかさむことがあります。さらに、樹脂が光に反応して硬化する性質上、造形後の製品は紫外線に弱く、長期間の露出によって劣化する可能性があります。

SLA/DLP方式のプリンターは、使用する樹脂が皮膚刺激を引き起こす可能性があるため、取り扱いには注意が必要です。適切な保護具を着用し、作業環境を清潔に保つことが重要です。また、造形物は硬化後もしばらくの間、紫外線での追加硬化が必要な場合があり、これには専用の硬化装置が必要になることもあります。

これらの点を考慮して、SLA/DLP方式を選択する必要があります。

家庭用3Dプリンターの選び方

① 用途に応じた3Dプリンターの選び方

家庭用3Dプリンターを選ぶ際には、まず使用目的を明確にすることが大切です。趣味で小物を作るのか、より専門的な用途で使用するのかによって、適したプリンターの種類が異なります。例えば、大きな物体を作りたい場合はFDM方式が適していますが、高精度や細かいディテールが必要な場合はSLA/DLP方式が良い選択です。

また、予算も重要な考慮点です。FDM方式のプリンターは比較的安価で入手できますが、SLA/DLP方式のプリンターは高価です。しかし、長期的に見れば、材料費やメンテナンス費用も含めて総コストを考慮する必要があります。

② 初心者におすすめの3Dプリンターモデル

初心者には操作が簡単で、サポートやコミュニティが充実しているFDM方式のプリンターがおすすめです。市場には初心者向けのモデルが多数あり、比較的低価格で始められるものも多いです。初心者向けのモデルでは使いやすさや安全性が重視されており、基本的な機能を備えているため、3Dプリントの基礎を学ぶのに適しています。

私も愛用しています。

③ 予算別3Dプリンターの選び方

予算に応じた3Dプリンターの選び方も重要です。低予算で始めたい場合は、基本的な機能を備えたFDM方式のプリンターが適しています。これらのプリンターは数万円から入手可能で、初心者や趣味で使用する方には十分な性能を提供します。

一方、より高い予算をかけることができる場合は、SLA/DLP方式のプリンターを検討する価値があります。これらのプリンターは、より高精度な造形が可能で専門的な用途にも対応できます。ただし、高価な機器と材料のコストを考慮する必要があります。

3Dプリンターの活用事例

① 家庭での3Dプリンターの活用方法

趣味としての小物製作から実用的な家庭用品の製作まで幅広い用途があります。例えば、オリジナルのスマートフォンケースやジュエリー、インテリアアイテムなどを作ることができます。また、壊れた家電の部品を自作することで修理に役立てることも可能です。

② 教育分野での3Dプリンターの利用

教育分野では3Dプリンターが学習ツールとして注目されています。学校での理科や工作の授業に導入することで、生徒たちはデザインやエンジニアリングの基本を学ぶことができます。3Dモデリングソフトウェアを使ってデザインを行い、それを実際に造形する過程は生徒たちにとって非常に価値のある経験です。これにより、彼らは空間認識能力や問題解決スキルを養うことができます。

③ 趣味としての3Dプリント

モデル作成やフィギュア製作、アート作品の制作など、個人の創造性を発揮するための無限の可能性を提供します。インターネット上には、さまざまな3Dプリントのデザインが共有されており、これらをダウンロードして自宅でプリントすることができます。

また、自分でデザインしたオリジナルの作品を作ることも可能です。3Dモデリングソフトウェアを使用して、自分だけのユニークな作品を生み出すことができます。このプロセスは技術的なスキルだけでなく、創造性や表現力を育む素晴らしい趣味です。

まとめ

この記事のポイントをまとめます。

• 家庭用3Dプリンターには熱溶解積層方式（FDM）と光造形方式（SLA/DLP）の2種類がある。
• FDM方式は比較的安価で操作が簡単、大きな造形が可能だが、表面が荒くなりやすく細かいディテールの表現が難しい。
• SLA/DLP方式は高精度で滑らかな仕上がりが可能だが、機器と材料のコストが高く、紫外線に弱い。
• 3Dプリンター選びは使用目的、予算、必要な精度に応じて行う。
• 初心者には操作が簡単なFDM方式がおすすめ。
• 予算に応じてFDM方式は低コスト、SLA/DLP方式は高コストで高精度な造形が可能。
• 家庭での3Dプリンター活用は趣味の小物製作から実用品の製作まで多岐にわたる。
• 教育分野では3Dプリンターが学習ツールとして利用され、生徒の創造性や問題解決能力を育む。
• 趣味としての3Dプリントは、モデル作成やフィギュア製作など、創造性を発揮するための無限の可能性を提供する。