皆さんこんにちは！
2021年ももう終わりに近づいてきましたね！
突然ですが、今年買ったもので一番良かったものは何ですか？
私が今年買ったもので、非常に満足度の高かったもの。
それは「３Dプリンター」です。
日々、どんなものを作ろうかと妄想していると、「自分好みの形をしたもの」とか「絵にかいたらこんな形」などイメージが膨らむのですが、いざインターネットで検索しても、サイズ感や形がしっくりくるものがなかなか見つからず、妄想のままで終わることもしばしば。
なんとか打開したく、プラ板とか粘土とか使ってみても、いまいちということも多い。
そんなこんなでずっと気になっていたのが「３Dプリンター」なのですが、ついに買っちゃいました。
性格上、３Dプリンターの造形方式や、商品のスペック、使い勝手などいろいろと調査しました。
（調査・検討に半年あまり・・・）
その結果、購入したのは「ORIGINAL PRUSA i3 Mk3S+」です。
ORIGINAL PRUSA i3 Mk3S+については、以下の記事でもご紹介しています。ぜひご覧ください。
すけろく ようやくこの日が来たな。 げんろく そうだ。 調査と検討に長い時間がかかったが、ようやく手に入れた。 すけろく 自作するものにとって、最強のツールだな。 […]
３Dプリンター（キット）
オープンソースの３Dプリンターの仕様を作った技術者が作った会社の３Dプリンターです。この商品は、自分で組み立てることが前提です。マニュアルも日本語化されていて、組み立てで特に手順に困るということはありませんでした。非常によくできた製品で、印刷品質も高いので非常に満足できます。
ちなみに「HARIBO」というお菓子もついている（笑）ので楽しみながら組み立てられます。
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３Dプリンター（組み立て済み）
オープンソースの３Dプリンターの仕様を作った技術者が作った会社の３Dプリンターです。この商品は、すでに完成済みで調整もされているものです。私は自作キットのほうを購入しましたが、非常によくできた製品で、印刷品質も高いので非常に満足できます。
買ってすぐに印刷が楽しめるのもいいですね！
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今回の記事では、私が３Dプリンターを購入する際に、調べた情報や、判断基準、考え方などをご紹介したいと思います。
「趣味で使いたいけど何を買えばいいの？」、や「どんなことに気を付ければいいの？」、など、初めて３Dプリンターを購入する方でも、できる限りわかりやすいようにまとめました。（だって私も初めての購入ですもん！）
また、今後、様々なアイデアを具体的な形にしていく際に作ったモデルについても随時紹介していくつもりなのでご期待ください！
ご参考になればと思います。
３Dプリンターって何？
皆さんは３Dプリンターっていうとどんなものを思い浮かべますか？
最近見た宇宙物の映画でも３Dプリンターで「食べ物」や、「銃」、を電子レンジみたいな機械で作っていたり。
現実の世界でも、医療分野では内蔵や骨などを有機素材で造形したり、食品分野だと、ステーキ肉をプリントしたり、建築分野だと３Dプリンターで作った家や橋なんかもできるようになったというニュースもあり。
ざっくりイメージですが、年賀状などを印刷するプリンター（ここではあえて２Dプリンターと呼びますか）と同じような仕組みで、立体（３D）を印刷できるもの。
それが、「３Dプリンター」といいます。
実際に次のようにいろいろな立体的な造形物を印刷することができます。
どうです？
ワクワクしてきませんか？
３Dプリンターの造形方式
紙に印刷するプリンター（２D）にインクジェット、光感光、などいろいろあるように、３Dプリンターにもいくつか造形方式が存在します。
現在も様々な方式が生まれているようですが、家庭で３Dプリンターを使う場合は、現時点では次の２つが主流です。
熱溶解積層方式（FDM）
主に熱で溶かした樹脂をノズルから押し出し、積み上げてモデルを造形していく方式です。
メリット ：高い耐久性や耐熱性を得やすい
デメリット：素材を溶かして積み上げていくため、断層が目立ちやすい
・印刷時には積層するための機械（エクストルーダーなど）の動作音がします。
・光造形方式ほどではないですが、印刷時の換気は行いましょう。
光造形方式
液体状の光硬化性樹脂を、紫外線レーザーで一層ずつ硬化させて積層していく方式です。
メリット ：高精細かつ表面の滑らかな造形物を作成できます。大きなサイズの造形も得意
デメリット：太陽光で劣化する恐れがある
硬化する際に有毒ガスが発生します。レジンを扱う際には室内換気を十分に行う必要があります。
・装置下側からUVレーザーを照射するものが多いので動作音は少なめです。
・印刷後に洗浄処理を行う必要があります。洗浄に使用する液体の取り扱いも注意が必要です。
主流の２つの造形方式を比較してみると、実際にどのような用途で使うのかによって大きく選択しが分かれてきます。
| 方式 | 用途として考えられるもの |
| 熱溶解積層方式 | ・印刷物を実際に使う際に力がかかるもの（動力部品やケースなど） ・耐久性や、耐熱性などの条件を印刷物によって変えたいもの ・屋外でも利用するもの |
| 光造形方式 | ・フィギュアなど細かい造形が必要なもの |
３Dプリンター選定時の確認ポイント
方式が決まったら、次に考えるべきは以下の4点があります。
- 造形サイズ
- 積層の高さ
- 温度対応
- 印刷スピード
造形サイズ
私なら、奥行き：150㎜×幅：150㎜×高さ：150㎜で十分かと思います。
これで15㎝四方のものが作れます。
つまり、「15㎝四方の部品を造形することができる」ということです。
つまり15㎝の部品を2個作れば30㎝のものが作れるということです。３Dプリンターは決して小さいものではないので、造形範囲が大きくなれば装置自体も巨大になり、さらに重くなります。
家庭で使う場合、設置するのは皆さん自身ですよね？
あまり大きく、重いものであると２人～３人がかりで箱から出して設置する必要が出てきます。
印刷するものを分割して、部品を組み合わせて作るように工夫することで、３Dプリンターの大きさや重量は小さく抑えることができます。もちろん価格も抑えられます。
私は身の回りのいろいろなものを実際に計測してみて、前述のサイズ感で十分だなと判断しました。
積層の高さ
次に積層の高さですがこれが小さいと印刷精度が上がります。私は最高品質設定で「0.02～0.05㎜」に収まっていれば満足かなと考えています。
最近の３Dプリンターは大体これを満たしています。
私は機械部品なんかも試作する場合、図面の単位は0.1㎜で考えるようにしています。つまり実際の完成品よりも少し大きく作って、組み合わせや動きを確認し、最終的に小さい精度で作りたいものは、外部のサービスを使うようにしています。
また、実際に最高品質で印刷すると、非常に時間がかかります。現実には最高品質ではなく、スピード重視設定で印刷することがほとんどですね。
価格度外視で見れば、かなりの精度を求めることができますが、ちょっと自分の身には余ると考えています。
皆さんはどうでしょうか？
温度対応
後述するように熱溶解積層方式だと様々なフィラメントが使えますが、各素材で重要になるのは温度管理です。
熱溶解積層方式では、プリントヘッド（エクストルーダー）にある「ノズル」と印刷物を定着させる「プラットフォーム（ヒートベッド）」の温度管理が重要です。
使いたい素材によって、それぞれの必要温度が異なりますので、より幅の広い温度設定ができるものを選定するのがよいでしょう。
印刷スピード
実は実際に印刷する際に一番影響を受けるのがこのポイントです。熱溶解積層方式でも光造形方式でも印刷時間は想像以上に長くなります。基本1時間以上かかる場合がほとんどです。
なので、印刷スピードは、できる限り早いものを選定しておいたほうが後で得しますよ！
３Dプリンターで使う素材
３Dプリンターの各造形方式によって印刷する際に使用する素材が異なってきます。
次のように各素材によって性質があります。
（次の表は素材の主なものを記載しています。他にもありますよ）
「熱溶解積層方式」で使用する素材
フィラメントといわれるリール上に巻き上げられた素材です。
ミシンのように３Dプリンターにフィラメントをセットして使います。
| 素材 | メリット | デメリット |
| ABS | ・強度と耐衝撃性、耐熱性に優れる ・適度な粘度がある ・耐熱性も高い 種類によっては、荷重たわみ温度が約90℃ 近いものも。 |
・印刷時に反りやすい （湿気が多い環境だと反りやすい。対策は、フィラメントを十分乾燥させた状態で使用する。） ・印刷時に特有のにおいが発生する |
| PLA （ポリ乳酸） |
・優れたプリント安定性（反りがない） ・非常に硬い ・コーンなどを原料にした植物由来の樹脂 ・印刷時はほぼにおいがしない |
・造形物は壊れやすく、熱に弱い ※現在はPLA樹脂に他の材質を混ぜ合わせ、 改善しているフィラメントもあり、ABSと 同じで様々な種類があります。 |
| PETG （ポリエチレンテレフタレート） |
・ABSとPLAの強みを合わせたような材料 ・透明性がある |
・造形中に糸引きが起きやすい ・吸湿性が高い ノズル温度やプラットフォームのベッド温度の 繊細なコントロールが必要なものも |
| PC （ポリカーボネート） |
・高強度と耐衝撃性が高い ・耐熱性にも優れている 荷重たわみ温度は100℃を超える |
・プリント時に常に高温にする必要がある 参考：290℃～300℃のものもある。 |
「光造形方式」で使用する素材
液体上の樹脂になります。
３Dプリンターの内部を液体樹脂で充填（満た）してから３Dプリンターを動かします。
| 素材 | メリット | デメリット |
| レジン （UV硬化性樹脂） |
・なめらかで高精細な仕上がり | ・直射日光に当たると劣化する ・プリント後に洗浄処理が必要 ・種類によっては二次硬化が必要 |
家庭で設置・使用する際に考慮すべき点
３Dプリンターを使用する際には、３Dプリンターの操作や調整はもちろんですが、印刷を行う場所にも注意を払ったほうが良いです。
主なポイントは次の通りです。
設置場所の水平の確保
３Ｄプリンターがどんなに高精度でも設置場所が傾いていては、印刷に影響を与えます。
設置場所が水平かどうかは、後述する水準器などで計っておいたほうが良いです。
印刷動作時の振動に対応できること
熱溶解積層方式の場合は特にノズルを三次元的に移動させるため少なくともモーターが３つ以上ついています。
このモーターにより動作する部分は間違いなく振動を引き起こします。
設置場所の強度が弱いと振動が増幅されて印刷に影響するばかりか、稼働音が大きくなってしまいますので注意が必要です。
設置場所の水平の確保
３Ｄプリンターがどんなに高精度でも設置場所が傾いていては、印刷に影響を与えます。
設置場所が水平かどうかは、後述する水準器などで計っておいたほうが良いです。
印刷中に３Dプリンターと接触しないようスペースを確保する
精度が命のものなので、印刷中は言わずもがな、衝撃に弱いと考えたほうが良いです。
設置する場所の周りは人が立ち入らないように工夫すべきです。
安定した電力を供給できる電源の確保
電気を使う装置なので、保護されているとはいえ、過電流などには弱いと考えるべきです。
適切な３Dプリンターにはアース付きのコンセントが準備されていると思いますのでアース付きのコンセントを準備しましょう。
【光造形方式】液体レジンや洗浄液の管理・使用場所・廃棄方法まで考慮すること
私は、この条件が原因で光造形を現状あきらめました。（小さい子がいるので）
もちろんきちんと処理できる知識と環境が準備できれば、光造形方式を採用したほうが仕上がりがきれいで細かいものにも対応できます。この部分はしっかりと考えましょう。
３Dプリンターは進化し続ける
３Dプリンターは、現在も各企業が技術力の向上や精度、速度向上のため研究を進めています。
最近ようやく安定した印刷ができるモデルが出そろったという印象ですが、今後も進化し続けるでしょう。
しかしまだまだ、３Dプリンターは安価なものではなく、満足いくものを作るには10万くらいは覚悟が必要です。
購入した直後は製品の性能に満足していても使っているうちに改善したいことがいろいろ出てきます。
ですので、買った後のことも想像して製品を決めることをお勧めします。
購入後に必要となるポイントは次のものがあります。
- 印刷時は素材が必要
- 部品は消耗品と考える
- 安定した印刷品質を実現するには保守知識が大事
- 将来的なアップデートができるか
①印刷時は素材が必要
前述のとおり、３Dプリンターを使うためにはフィラメントや液体レジンなどが必要となります。印刷するたびに必要となるため、購入時の単価を事前に調べてください。私が調べた時点では、素材については、熱溶解積層方式のほうが安価でした。
Amazonなどで検索すると非常に安い素材が出てくることがありますが、「安物買いの銭失い」にならないよう品質を確保できるメーカー製を購入することをお勧めします。（後でおおすすめな商品をご紹介します。）
②部品は消耗品と考える
３Dプリンターは電子部品と精密部品の塊です。熱溶解積層方式でいうと、モーター、ベルト、ノズル、空冷ファン、制御基板、歯車、プラットフォーム（ベット）、ヒーティング部品など、さまざまな部品で構成されています。
これだけ稼働部品が多いと必ず問題になのが部品の摩耗や潤滑油切れ、経年劣化、過負荷などによる部品の損耗です。
長期間使っていくためにはこういった部品の販売単価を安く抑えておく必要があります。
きちんとした企業の製品販売サイトには必ず交換部品の販売ページがあります。（ないとおかしい）
そのあたりをきちんと確認して、故障した場合の費用を見積もっておくことをお勧めします。
※特にノズル部分は印刷量に応じて確実に交換が必要ですので価格確認を忘れずに！
③安定した印刷品質を実現するためには保守知識が大事
日本の工業品質は世界一だといわれています。これは工場の技術者が、毎日、加工機械を稼働する前に事前調整し、稼働時の検査を積み重ねて、品質を高めているからだと私は考えています。
前述のとおり、３Dプリンターは部品点数が多い製品なので、場合によっては部品交換、再調整、などを自分で行う必要が出てきます。
よい印刷物を得るためには、自分で品質を作りこむ過程がとても重要になってくるのです。
と言っても、安心してください。
最近の３Dプリンターはマニュアルや情報が充実しているものも多く、私もマニュアル通りにいじっているうちに、ポイントが身につきましたよ。
長く、安定的に使っていくためにお勧めなのは、自分で組み立ててみることです。
私もご紹介している３Dプリンターの自作キットを購入してマニュアルを読みながら組み立ててみました。
うまく印刷できるか不安でしたが、意外とあっさり印刷できてしまいました。
（まあ、印刷を繰り返すたびに品質を上げたくて、日々調整にチャレンジしていますが（笑））
当ブログのテーマでもありますが、「仕組みを知ることが大事」であると実感します。
皆さんも挑戦してみませんか？
④将来的なアップデートができるか
他の電化製品と同じく、３Dプリンターも購入した時点から最新機種ではなくなります。
とくに３Dプリンターの業界は、まだ発展途上の部分もあり、機能が向上していきます。
３Dプリンターには、購入後も機能のアップデートができる製品が存在します。アップデート部品の購入と自分での交換が必要になりますが、長い目で見ると非常に大切な要素であると考えています。
まとめ
いかがだったでしょうか。
これまでいろいろとご紹介したポイントを最後にまとめたいと思います。
【３Dプリンター購入時の検討ポイント】
| 検討ポイント | おススメ |
| 造形方式 | 熱溶解積層方式 |
| 素材 | PLA、PETG |
| 造形サイズ | 奥行き：150㎜×幅：150㎜×高さ：150㎜ |
| 積層の高さ（最高値） | 0.02～0.05㎜ |
| 温度対応 | 素材に適した温度調整ができるかをチェック ・ノズル ・プラットフォーム（ヒートベッド） |
| 印刷スピード | 200㎜/s |
| 置き場所 | ・水平な場所 ・耐振動である場所 ・周りに十分なスペース ・安定した電源の準備（アース付きコンセント） |
| 消耗品単価 | 品質と価格を検討 |
| 部品単価 | 安いほうがよい |
| 保守知識 | できれば自作キットを作ったほうが理解が進みます
マニュアルの充実度、フォーラムなどユーザが参加できる情報交換の場があるかをチェック！ |
| 機能アップデート | 改良できるので長く使うならあったほうが良い |
上記のポイントを考慮した結果、私がたどり着いたのが「ORIGINAL PRUSA i3 Mk3S+」です。
ORIGINAL PRUSA i3 Mk3S+については、以下の記事でもご紹介しています。ぜひご覧ください。
すけろく ようやくこの日が来たな。 げんろく そうだ。 調査と検討に長い時間がかかったが、ようやく手に入れた。 すけろく 自作するものにとって、最強のツールだな。 […]
上記のチェックポイントを満たしているばかりではなく、自作キットがあるので、仕組みを抑えながら長く付き合えるための工夫もしてあります。製品の性能も他の同価格帯のものよりも高くコスパはよいと考えています。
ぜひ、たのしい３Dプリンター生活を始めてみませんか！？
３Dプリンターの自作過程や印刷動画なども今後、アップしていきますのでご参考にしてくださいね！
３Dプリンター（キット）
オープンソースの３Dプリンターの仕様を作った技術者が作った会社の３Dプリンターです。この商品は、自分で組み立てることが前提です。マニュアルも日本語化されていて、組み立てで特に手順に困るということはありませんでした。非常によくできた製品で、印刷品質も高いので非常に満足できます。
ちなみに「HARIBO」というお菓子もついている（笑）ので楽しみながら組み立てられます。
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３Dプリンター（組み立て済み）
オープンソースの３Dプリンターの仕様を作った技術者が作った会社の３Dプリンターです。この商品は、すでに完成済みで調整もされているものです。私は自作キットのほうを購入しましたが、非常によくできた製品で、印刷品質も高いので非常に満足できます。
買ってすぐに印刷が楽しめるのもいいですね！
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