建築模型作りを簡単にする3Dプリンター

住宅会社で建築模型を作る場合、通常の業務を行いながらだと想像以上に大変です。建築模型づくりが従業員の負担になる恐れがあります。このような問題を解決する方法として、3Dプリンターによる建築模型作りがあります。

3Dプリンターで建築模型を作れば、以下のようなメリットが得られるため、ぜひ検討してみてください。

ギヤードクローズドループステッピングモータ

コストを削減できる

建築模型作りで使用するスチレンボードの厚さや大きさにもよりますが、2,000円～4,000円程度かかります。また、建築模型づくりは2～3日程度の制作日数がかかり、その分の人件費が割り当てられることになります。

その一方で、3Dプリンターで建築模型を作れば、フィラメント（材料）を購入するだけで済みます。使用するフィラメント、建築模型の大きさによって異なりますが、1,500円～3,000円程度で制作できます。また、人件費がかかりません。

このように、建築模型コストが削減できることが、3Dプリンターの魅力です。

建築模型の精度が上げられる

建築模型作りは失敗してしまうケースも多いです。例えば、図面では修正箇所が反映されているのに、模型では修正箇所が反映されていないなど、模型づくりの担当者の見落としミスが発生します。このようなミスを防止するために、建築模型づくりの取り組み方についてルールを設けている住宅会社も存在するでしょう。

3Dプリンターの建築模型づくりは、図面データを3Dプリンター用データに変換して出力するだけのため、見落としミスが防止できます。図面データは変更したけれど、建築模型に変更箇所が反映されていなかった等のミスを防止できることも3Dプリンターの魅力です。

キャプティブリニアステッピングモータ

さまざまな素材が利用できる

3Dプリンターで使用するフィラメント（材料）には、さまざまな種類があります。利用用途によって、フィラメントを使い分けられることも3Dプリンターの魅力です。

-----------------------------------------------------------------------

skysmotor.comはリニアステッピングモータとクローズドループステッピングモータなどを販売している専門的なオンラインサプライヤーです。お客様に競争力のある価格、または効率的なサービスを提供しております。

3Dプリンターで使用できる素材の種類

失敗しない3Dプリンティングのためには、用途に応じて、造形物の形状はもちろんのこと、素材も適切なものを考慮する必要があります。金属用3Dプリンターの話をする前に、まずは主要な素材の大分類から見ていきましょう。

素材1．プラスチック

最も頻繁に使われる材料の一つは、プラスチック素材です。個人用・家庭用の3Dプリンターで扱える材料は、基本的にプラスチックに分類されるため、目にする機会は多いでしょう。多用される最大の理由は、加工が設備が簡便な点でしょう。プラスチック素材にはPLA・ナイロン・ABSなど多くの種類が存在しますが、ほとんどが加熱で柔らかくなる熱可塑性を持っていたり、光によって硬化する光硬化樹脂です。また、他の素材と比較して安価なものが多いです。

一体型クローズドループステッピングモーター

一方で、加熱で柔らかくなるという特性は、耐熱性の観点からすれば弱みでもあり、高温環境で使用する場合には注意が必要です。工業用パーツとしては使いづらくもあります。スーパーエンジニアリングプラスチックと呼ばれるような、耐久・耐熱・耐薬品性に優れたプラスチック素材も存在しますが、取り扱い可能な3Dプリンターの値段は相応に高価です。

素材2．コンポジット

2種類以上の材料を組み合わせた複合材料のことをコンポジットと呼び、3Dプリンターの業界においては、主にプラスチックとファイバー（繊維）材を複合したFRP材（繊維強化プラスチック材）を指します。炭素繊維やガラス繊維、ケブラー繊維などを混ぜ込むことで繊維材が材料を強化し、プラスチック単体では実現できない高強度を実現します。コンポジットによる3Dプリント造形物は、プラスチックの加工の容易さや軽さを保ちつつ、金属にも劣らない強度を発揮します。

ただし、主材料がプラスチックなので、高熱や表面の摩擦に弱い点はプラスチックと同じです。その点を考慮した上できちんと活用すれば、プラスチックより強く、金属より軽く安いという、競争力の高い部品の製造が可能であり、すでに多くの産業分野で活用されています*。

素材3．金属

3つ目の大分類として、本記事のメイントピックである金属素材について紹介します。一般的に金属は、プラスチックより高い耐熱性と、高強度・高剛性、さらに耐薬品性や電気伝導性を持つ材料です。この特徴から、金属3Dプリンターはより厳しい条件下で活用することができます。

バイポーラステッピングモータ

その一方で、金属はプラスチックより安定性が高く、変形させるのに手間がかかるため、加工には大掛かりな設備が要求されます。素材や造形物に重量があるほか、電機や換気の設備が工業水準で求められ、3Dプリンター機器そのものだけではなく、設備側も一定以上の規模が必要になります。管理が必要な薬品を使用する場合もあり、プラスチック材料対象の3Dプリンターほど気軽に導入はできません。

しかし、3Dプリンターを用いる効果は多数あるため、やみくもに導入するのではなく、効果的な場面を見極め、適切な場面で運用するのが望ましいです。

-----------------------------------------------------------------

skysmotor.comはバイポーラステッピングモータと一体型ステッピングモータなどを販売している専門的なオンラインサプライヤーです。お客様に競争力のある価格、または効率的なサービスを提供しております。

3Dプリンターの造形方式 × 材質で考える

3Dプリンターの造形方式は大きく分けて、「熱溶解積層方式（FDM法）」、「光造形方式（STL法）」、「粉末焼結方式（SLS法）」、「インクジェット方式」、「粉末積層方式」の5つがあり、造形方式によって使える材料が異なります。

例えば、熱溶解積層方式ではABSなどのプラスチック樹脂が造形できます。造形の特性上、積層痕や0.2mm～0.5mm程度の造形誤差が生じます。そのため、ジュエリーの原型などの小さいものの造形には不向きですが、ドライヤーのグリップ程度の大きさのものであれば、握った感触や大きさを検討するためには十分です。

逆に、インクジェット方式のアクリル樹脂では小さいものでも積層痕がすくなく滑らかな形状も表現できるため、小さいものや表面仕上げに時間がかかるものを出力するのに適しています。

 PMキャプティブリニアステッピングモータ

このように、造形方式と材料による違いを理解しておくことで、最適な試作や製品の製造が可能になります。

以下、それぞれの造形方式の特徴となります。

3Dプリンターの造形方式①. 熱溶解積層方式（FDM法）

FDM造形とはFused Deposition Modeling＝熱溶解積層方式の造形方法の事で、業務用でも使われている熱に溶ける樹脂を、一層ずつ積み上げていき造形していく造形方法になります。

溶けた樹脂はすぐに冷えて固まるため、危険性が少なく扱いやすいのが特徴です。

試作品や治具、簡易型の 造形などに適しています。

ただ、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とうデメリットがあり、表面の滑らかさが求められる造形物の出力には向いていません。

使用可能な主な素材：熱可塑性樹脂（ABS、PLA、ナイロンなど）

ステッピングモーター 遊星ギアボックス

3Dプリンターの造形方式②. 光造形方式（STL法）

光造形方式は最も歴史が古く、世界で最初に1987年に3Dシステムズ社で実用化されたものがこの方式の3Dプリンターです。

それゆえ製造業などでは、3Dプリンターという言葉よりも「光造形」や「RP」といった言葉の方が浸透している会社もあります。

光造形方式で使用する樹脂は、光硬化性のものになります。

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き造形します。

高精細かつ表面の滑らかな造形物を作成することが可能です。

使用可能な主な素材：エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂など

3Dプリンターの造形方式③. 粉末焼結方式（SLS法）

粉末焼結方式は、レーザー光線により粉末の材料を焼結させる造形方式です。

粉末焼結方式は光造形法と似たような方式で、ステージ上にある粉末をレーザー光線を照射させて焼結させます。

粉末が硬化したらステージを下げ、この作業をモデルが完成するまで繰り返し行います。

耐久性のある造形物を製作でき、また、金属素材も使用可能なので最終製品や鋳型の製造にも用いられます。

使用可能な主な素材：ナイロン樹脂、セラミック、エストラマー、ポリプロピレン、金属など

3Dプリンターの造形方式④. インクジェット方式

インクジェット方式というと、家庭やオフィスで普段使用している紙のプリンターを思い出すかもしれません。

紙のインクジェットプリンターの場合には、印刷用氏の上に、液状のインクをヘッドから細かい粒子にして吹き付けて文字を印刷していきます。

3Dプリンターの場合には、インクの代わりに液状の樹脂を吹き付けていきます。

液状の紫外線硬化樹脂を噴射して、それを紫外線などの特定の波長の光で照らすことにより硬化させ積層させる方法です。

この方式は、一般に積層ピッチがFDM方式より薄くより細かい造形をすることが可能で、表面の仕上がりも滑らかに仕上がる特徴があります。

そのため、出力したいパーツに対して細かい造形がある場合などに向いています。

また、高速に造形できることも特徴にひとつです。

使用可能な主な素材：アクリル系、ABSライク、PPライク、ポリプロピレンライク、ラバーライク

3Dプリンターの造形方式⑤. 粉末積層方式

粉末積層方式は石膏やでんぷんなどの安価な粉末を樹脂で接着して固め造形します。

そのため粉末固着式積層法とも呼ばれています。

材料コストが安価であり、また造形のスピードも比較的早いのが特徴ですが、この方式の最も大きな特徴はカラーで出力できるということです。

この方式では、白い石膏の粉などに対して造形と同時に造形物の外側に神の印刷などに使用するインクジェットプリンターのインクを吹きつけて着色していきます。

したがって、3DCGによるキャラクターのテクスチャーなどもCGで定義した通りに出力できるため、出力後の塗装などが必要ありません。

色付きで出力できるという優れた特徴がある一方で、非常に脆いという欠点も抱えています。

-----------------------------------------------------------

skysmotor.comは遊星ギアボックスモータとリニアステッピングモータなどを販売している専門的なオンラインサプライヤーです。お客様に競争力のある価格、または効率的なサービスを提供しております。

金属3Dプリンタの造形方式

金属3Dプリンタには、さまざまな造形方式があります。ここでは、金属3Dプリンタの造形方式を解説します。

バインダージェット方式

バインダージェット方式とは、金属粉末を敷き詰め、そこに液体のバインダーを噴射して固める造形方式です。

造形が済むと、脱脂や焼結の工程によってバインダーを除去します。

バインダージェット方式は、スピーディに造形できる点が大きなメリットです。

今後は、大量生産にも対応できる可能性があります。

ただし、バインダージェット方式で作る造形物は脱脂焼成での収縮を見込んだ設計が必要ですし、

密度が低めになるため、用途によっては注意が必要です。

パウダーベッド方式

パウダーベッド方式は、金属粉末を敷き詰め、レーザービームや電子ビームの照射により金属を溶かす造形方式です。

金属3Dプリンタの造形方式のなかで、最も一般的だといえます。

パウダーベッド方式なら、幅広い素材を加工できます。

ただし、金属粉末を溶かしたうえで固める必要があるため、造形にかかる時間はほかの加工方法よりも長めです。

DINレール電源

メタルデポジッション方式

メタルデポジッション方式は、金属粉末の噴射とレーザービームの照射を同時並行で行う造形方式です。

金属3Dプリンタの代表的な造形方式であり、指向性エネルギー堆積法ともよばれる場合もあります。

パウダーベッド方式よりも短時間で造形が可能です。また、金属粉末を除去する工程も必要ありません。

ただし、パウダーベッド方式と比較すると、精度は低めです。また、表現できる形状にも制限があります。

FDM（熱溶解積層）方式

FDM（熱溶解積層）方式は、熱可塑性樹脂材料に金属の粉末を入れる造形方式です。

造形後に熱可塑性樹脂材料を抜く必要があり、脱脂の工程があります。

FDM（熱溶解積層）方式は従来の樹脂3Dプリンタで用いられてきた方式ですが、金属3Dプリンタでも利用できるようになりました。

FDM（熱溶解積層）方式の金属3Dプリンタは、比較的安価で導入しやすいです。

ただし、造形物の収縮率や密度に課題もあります。

WAAM（アーク溶接）方式

WAAM（アーク溶接）方式は、アーク放電の熱を活用して金属のワイヤーを溶かす造形方法です。

価格が安いうえに幅広い素材を使用できるため、導入を検討するケースが増えています。

使用するデータの形式は、従来の3Dプリンタと同様です。また、金属粉末を使用する造形方式よりも、低コストで自由な造形ができます。
一体型ステッピングモータ 

その他の方式

金属3Dプリンタの造形方式は、ほかにも多くの種類があります。

たとえば、超音速堆積法は、金属粉末が入っている空気を音速の3倍に加速させて吹き付け、金属の粒子を結合させる造形方式です。

新しい造形方式として注目を集めています。

また、液体金属堆積法は、密閉されているカートリッジの液体に液体金属を積み重ねる造形方式です。

--------------------------------------------------------------

skysmotor.comは一体型ステッピングモータとスイッチング電源などを販売している専門的なオンラインサプライヤーです。お客様に競争力のある価格、または効率的なサービスを提供しております。

ブラシ付きとブラシレスそれぞれでの特徴の違い

ブラシ付きモータ

ブラシ付きモータは、永久磁石を用いる｢永久磁石界磁型｣と、永久磁石を使わない｢電磁石界磁型｣の2種類に大別されます。

防水クローズドループステッピングモーター

永久磁石界磁型

模型用モータや自動車補機用モータなど、世界で一番多く使われているモータです。電機子の形式により、さらにスロット型、スロットレス型、コアレス型の3種類に分類されます。

電磁石界磁型

電磁石により界磁束を発生させるタイプのモータです。界磁巻線と電機子巻線との結線方式の違いにより「分巻モータ」「直巻モータ」「他励（たれい）モータ」の3種類に分類されます。出力が中型から大型のモータで採用しています。

ブラシレスモータ

ブラシレスモータは、コイルが回転しないので、ブラシと整流子が必要ありません。ロータへの永久磁石装着法の違いから、以下に分類されます。

ステッピングモーター ブレーキ付き

表面磁石型（SPM：Surface Permanent Magnet）

ロータ外周に永久磁石が貼り付けられている。

埋込磁石型（IPM：Interior Permanent Magnet）

ロータの内側に永久磁石が埋め込まれている。

--------------------------------------------------------

skysmotor.comはステッピングモータブレーキと防水ステッピングモータなどを販売している専門的なオンラインサプライヤーです。お客様に競争力のある価格、または効率的なサービスを提供しております。