造形物をつくるときに、構造に応じてサポート材を付ける必要があります。どのような方法でサポート材を付けていくのかを学び、造形物の品質を上げていきましょう。
初めて3Dプリンターを操作する方は、サポート材の付け方を覚えておくと、ものづくりが楽しめるようになるため学んでおきましょう。
1.スライサーソフトを使用する
3Dプリンターデータに変換するスライサーソフトには、自動でサポート材を設定する機能が付いています。そのため、オーバーハングやホールなどの造形物を初めて作るという方は、最初はスライサーソフトの機能を活用してサポート材の箇所を自動設定してみましょう。
2.手動で設定項目を微調整する
スライサーソフトの機能で自動設定した結果、造形物がキレイに仕上がらなかった場合は手動で微調整します。
サポート柱の太さや密度等に応じて、除去のしやすさが変わります。また、造形物の角度を変えてみる方法も効果的です。徐々にスライサーソフトの使用方法を覚えていきましょう。
補足：設定項目について理解を深めておく
サポートの付き方を手動で微調整するために、3Dプリンターの設定項目について理解しておきましょう。設定項目として覚えておきたいものには、以下のものが挙げられます。
［設定項目で把握したいポイント］
柱サイズ：サポート柱は厚いほど安定するが、除去が難しくなる
先端サイズ：一度に出力する造形物のサイズが大きくなるほど、歪みや反りが出る
ラフト形状：底面の仕上がりを良くするためにラフト形状にこだわる
サポートの密度：サポート柱の密度が高いほど安定するが、除去が難しくなる
大切なことは、造形物の安定性と除去のしやすさです。バランスを考えて各項目を設定してみてください。
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光造形3Dプリンターでジュエリーを作る方法は、以下の通りです。
3Dデータを作成する
3Dデータを出力してモデルを作る
サポート材を除去する
ジュエリーを鋳造する
ジュエリーの研磨・装飾をする
ここでは、それぞれの工程について解説します。
1.3Dデータを作成する
最初に、ジュエリーの3Dデータを作成します。3Dデータ作成には2つの方法があります。
3DCADを使用して3Dデータを作成する
ジュエリーのオープンデータをダウンロードする
3DCADの操作方法が分からなかったり、ジュエリーのデザイン案が思い浮かばなかったりする方でもオープンデータをダウンロードすればものづくりが楽しめます。そのため、ジュエリー作りが初心者の方はオープンデータをダウンロードしてみてください。
2.3Dデータを出力してモデルを作る
ジュエリーの3Dデータを取得したら、光造形3Dプリンターに読み込ませてモデルを出力していきます。モデルの出力にも2つの方法があります。
光造形3Dプリンターでモデルを出力する
3Dプリンター代行サービスを利用する
3Dプリンター代行サービスは便利ですが、依頼費用が高いです。従って、何度もジュエリー作りを楽しみたい方は、光造形3Dプリンターを1台購入することをおすすめします。
モデルに付いたサポート材はキレイに除去してください。その理由は、モデルにサポート材が付いていると、鋳造に影響が出てジュエリーの品質が低下してしまうからです。サポート材をキレイに取り除くためには、水で溶ける水溶性サポート材を使用するとキレイに取り除けます。
4.ジュエリーを鋳造する
ジュエリーのモデルを参考にして、鋳造（型づくり、金属の流し込み、解体）をします。鋳造は遠心分離機や加熱器が必要になるため、自宅で行うのは現実的ではありません。
鋳造は外注依頼をしましょう。1個から鋳造してくれる業者は数多く存在するため安心してください。
ビジネスでジュエリー作りを検討している方は小型の鋳造機が販売され始めたのでチェックすることをおすすめします。
5.ジュエリーの研磨・装飾をする
鋳物が届いたらヤスリを使用して研磨、装飾をしていきます。ヤスリを使用すれば、ジュエリーの研磨ができますが、電動ルーターを使用すれば研磨時間が大幅に短縮できます。
電動ルーターは3,000円程度で購入できるため、ものづくりを楽しみたい方は1本所有していても良いでしょう。
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最終製品に3Dプリンターが使われ始めた理由は、以下のとおりです
グローバル化によって多品種小ロット生産が求められる
業務用3Dプリンターの低価格化
3Dプリンターの多様化
下記から、順番に見ていきましょう。
理由①：グローバル化によって多品種小ロット生産が求められる
3Dプリンターが最終製品に使われる理由のひとつが、「製造業のグローバル化」です
従来の製造業では、少品種大量生産といって少ない品種を数多く生産する方式が採用されていました。しかし、経済の発展が成熟した現代においては、価値観や生活スタイルなどが大きく変化しています。消費者の需要が多様化しているため、製品のサイクルも早くなっているのが現状です。
そして世界の市場で勝つためには、高付加価値化・カスタマイズ化が必須であり、一種類あたりの数量を減少させて、機能や精度を高度化することが求められます。
3Dプリンターを活用すれば、多品種小ロット生産に対応できます。
多品種小ロットのメリット
以下は、多品種小ロット生産のメリットです。
在庫の量を最小限に抑えることが可能
一人ひとりのニーズに応えられる
多品種小ロット生産は、在庫の量が少なくなります。
在庫管理が楽になるだけでなく、市場からの需要の変動を見て生産量を調整することも可能です。一方の少品種大量生産は、大量の売れ残りを抱えてしまうリスクがあります。売れ残りの在庫を抱えてしまうと、かなりの損害が発生してしまいます。
また、顧客の要望に応えられるのも、多品種小ロットならではのメリットです。
デザイン、品質、機能、コストなどを一人ひとりの希望に合わせて提供することで、顧客満足度を高めることができます。大量生産の場合はきめ細かい顧客ニーズに対応することが難しく、ある程度妥協してもらう必要があるでしょう。
多品種小ロットのデメリット
多品種小ロット生産のデメリットは、以下のとおりです。
生産効率は低い
資材のコストは上がる可能性がある
多品種小ロット生産は、生産効率は高くありません。
顧客の要望に合わせて多品種で生産するため、品種による準備や生産ラインの切替が必要になってしまうからです。少品種大量生産では、同じ製品を長く作り続けることができるため、ラインを停止する必要はありません。
生産効率の低下に加えて、資材のコストが上がることでコスト上昇リスクもあります。
多品種少ロット生産は、不定期に多くの種類の材料を少量ずつ仕入れる必要があります。定期的に大量の材料を仕入れられる大量生産と比べると、コストは高くなってしまうのです。
理由②：業務用3Dプリンターの低価格化
最終製品に3Dプリンターが活用され始めたのは、低価格化もひとつの理由です。
3Dプリンターは、「FFF（熱溶解方式）の特許切れ」や「製造するメーカーの参入が増加したこと」などにより、業務用・家庭用ともに安価になってきています。
たとえば、業務用3Dプリンターを中心に取り扱うFLASHFORGEには、「Creator4S」という最終製品まで対応できる機種があります。従来の3Dプリンターが苦手とする大型の造形を可能にする機種であり、大型モデルでも分割することなく、一体化した状態での造形が可能です。
理由③：3Dプリンターの多様化
3Dプリンターの多様化が進んでいることも、最終製品に活用される理由です。
特に3Dプリンター用材料は、著しく多様化が進んでいます。
ほかにも、直近では金属の利用意向は増えていて、金属3Dプリンターを製造するメーカーも多くなっています。従来は5,000万円以上だった装置が、今では半値近くで購入できるようになっていることも原因といえるでしょう。
また、フルカラー材料を活用すれば塗装工程を省くことができるので、大幅なコストの削減にもつながります。
多様化した3Dプリンターを活用すれば、さまざまな素材の製品をつくることが可能です。
かつて3Dプリンターは、試作で使われることがほとんどでした。
その際に利用した3Dプリンターの性能や試作の出来栄えなどに手ごたえを感じた企業などは、最終製品に3Dプリンターを活用しようという動きが出てきているのです。
また、試作段階から最終製品と同水準の試験を行う企業なども、できあがった製品の品質や機能性を高く評価したあと、最終製品に3Dプリンターの導入を検討する場合もあるようです。
満足度の高さも、最終製品に3Dプリンターが選ばれる理由のひとつといえます。
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今後、日本の労働人口は減り続けると言われている一方、物流業界の需要は増え続けることが予想されます。その解決策として、搬送ロボットを活用した工場の自動化が注目されているものの、ロボットの導入ノウハウを持っている企業はほんのひと握りです。しかしロボット導入がはじめての企業でも、「人と機械の得意領域の見極め」を正確に行えば、工場の自動化は達成できます。
搬送ロボットは倉庫の入出荷で活躍しますが、すべての出荷業は行えません。実際に商品を出荷するまでには、商品のピックアップだけでなく、「袋詰め・帯掛け」や「段ボール製函」、「梱包」「パレタイズ」といった作業も発生します。これらの作業も含め、人と機械が得意な領域を的確に見極めて自動化を行うことで、工場全体の最適化が可能です。
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▼形状の自由度が高い
これまでの金属加工では「小ロットだと費用が掛かる」「再現が難しい」とされる複雑な形状であっても、3Dプリンターなら低コストで造形することが可能になります。
3Dデータをもとに造形品を作り上げる3Dプリンターならではのメリットです。
▼アセンブリの簡略化
複雑な形状でも一度のプリントで造形することができるため、金属パーツの組み合わせ・結合、金属の切削など様々な後処理加工が金属3Dプリンターでは不要です。
また形状を変更したいという場合も3Dデータを修正し再度プリントすれば良いだけなので、一からすべてやり直すという大きな手間がかからなくなります。
▼1アイテム1個から手軽に造形できる
従来の金属加工技術の場合、一つのものを開発しようとするとデザイン～製造するのに時間とコストがかかってきます。そのためポンポンと新しいアイテムを造形するのがためらわれます。
一方、金属3Dプリンターでは開発もソフトウェア上で行い、基本的に掛かる費用は造形の際の材料費のみとなるため、一つからの印刷でも気軽に行うことが可能になります。
小ロットでも低コストで製造できる点が3Dプリンターの大きな利点です。
▼試作品製作や開発のハードルが下がる
開発段階で試作品を造形する場合、上段でも触れたとおり3Dデータを修正するだけで何度も微調整・改良を繰り返すことができます。
また上記以外に金属3Dプリンターでは従来の金属加工では避けられなかった削り落としたり、切断したりすることによる「無駄になってしまう材料」が出ないためその点もお得なメリットとなっています。
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