3Dプリンターとは？印刷の仕組みや費用相場、活用するメリット・デメリットなどを紹介【2024年最新版】

3Dプリンターとは、ビジネスの現場や印刷、製造業で注目されている技術です。しかし、導入や活用には専門的な知識が必要なため、仕組みを勉強しておきたいという方も多いでしょう。そこでこの記事では、日本最大級の発注プラットフォーム「アイミツ」が、3Dプリンターの基本的な知識からメリット・デメリット、費用相場、外注依頼を活用する際の注意点までを解説します。

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3Dプリンターとは、デジタルデータをもとに、樹脂や金属などの層を立体的に積み重ねて造形する装置のことを指します。CADなどでデジタルデータを作成することが一般的で、薄い層を何層にも重ねて形成する積層造形が特徴です。プラスチック、金属、セラミックなど、用途に応じた素材が使われます。これにより、従来の製造法では難しい複雑な形状も製造可能です。

各分野のニーズに合わせた3Dプリンターの種類も存在し、次項で詳細を解説します。

3Dプリンターの基本的な仕組みは「積層造形」です。これは、3次元CADデータを数十～数百マイクロメーターの厚みに分割し、一層ずつ積み重ねることで物体を形成します。

積層造形には複数の方式があります。1つ目は「FDM方式」で、熱で溶かしたフィラメント（プラスチックなど）をノズルから押し出し、冷却しながら積層する方式です。2つ目の「SLA方式」は、特殊な液体樹脂を紫外線で硬化させながら積層する方式で、より高精度な製品を作成できます。

3Dプリンターは、精度と自由度の高さからさまざまな物品の製造に活用されています。例えば、プロトタイプ製作においては、デザインの確認や性能テストを行うための試作品を迅速に作成可能です。自動車や航空機の部品製作では、複雑な形状でも一体成形が可能なため、軽量化や強度向上がしやすくなっています。また、医療分野では、個々の患者に合わせたインプラントを製造できるほか、手術のシミュレーションモデルとしても利用されています。

3Dプリンターの造形方式は多種多様で、そのなかでも素材を溶かして積み重ねていくFDM方式、液体樹脂をレーザーで硬化させて作るSLA方式、粉末をレーザーで固めて作るSLS方式が一般的です。各方式には、強度、作成速度、微細性の観点で長所と短所があります。それぞれの違いを表にまとめました。

3Dプリンターの活用は、企業の開発効率や生産性を大幅に向上させる可能性を秘めています。その活用メリットを掘り下げていきましょう。

3Dプリンターは試作品を素早く低コストで製作することが可能です。伝統的な方法で製作すると時間とコストがかかる部品も、3Dプリンターであれば効率的に製作することが可能となります。また、物理的な試作品を早い段階で製作できるため、設計の見直しや改良をスムーズに行うことができ、製品開発のスピードを加速させることが可能です。

3Dプリンターはさまざまな素材を用いることが可能です。プラスチックや金属、セラミック、ゴムなど、多種多様な素材を使用することで、製品に必要な特性をもたせることが可能となります。これにより、同じ製品でも使用する素材を変えることで、さまざまな特性を持った製品を1つの3Dプリンターで製作できます。

3Dプリンターは一体成型により、微細なディテールの再現や複雑な形状の製品の製作も可能となります。これにより、伝統的な製造方法では難しい高品質や高デザイン性の部品も製作することが可能となり、製品の価値を高めることができます。他者との差別化を求めている企業にとって強力な武器となるでしょう。

「自社にあった会社が見つからない」「会社選びに時間が割けない」とお悩みの方は、お気軽に「アイミツ」にお問い合わせください。数ある印刷会社からあなたの要望にあった会社をピックアップして無料でご紹介いたします。

3Dプリンターにも利用する上での課題やデメリットが存在します。それらのポイントについても理解しておくことが重要です。

3Dプリンターは、1つひとつの製品を順次製造する特性から、大量生産を行う際には時間がかかることがデメリットです。具体的には、1つのプリントが完了するまで次のプリントをはじめることができず、この点が大量生産に向いていない一因となっています。同時に多数の製品を一度に生産する一般的な製造技術と比較すると、3Dプリンターは時間効率が劣ることが特徴です。

3Dプリンターで製造した製品は、一層ずつ積み重ねて製造する特性上、一部の形状や設計によっては接着面の強度が十分でない、つまり弱点となる可能性があります。具体的には、横からの力には強いが、上下からの力には弱いといった傾向が特徴です。この弱点を補強するためには特別な設計や製造手順が必要となり、一部の形状の制作を難しくする可能性があります。

3Dプリンターを運用するには、適切なデータ作成とプリンターの管理が必要となります。特に、3Dデータの作成には専門的な知識やスキルが必要で、これに習熟するには時間と経験が求められます。また、3Dプリンター自体も精密機器であり、適切な保守・メンテナンスが必要です。これらは初めてのユーザーにとってはハードルが高いと感じられるかもしれません。

3Dプリンターの購入費用は主に、利用目的や機能性によって大きく異なります。例えば、初心者からベテランまで広く使われる家庭用3Dプリンターの平均価格は約2万5,000～15万円です。これは手軽に製造を体験できるため、教育や趣味での使用に最適です。

一方、企業向けのプロフェッショナルな3Dプリンターは価格が大きく上昇し、数十万～1億円程度までとなります。その価格差は造形方式や利用可能な材料に依存することが特徴です。

3Dプリンターによる印刷を外注できるサービスサイトをリサーチしたところ、樹脂を使った試作品や部品の造形にかかる費用は、1個1,100円～2万5,520円まで幅広く、利用する素材や造形によって大きく異なり、平均費用は9,523円となりました。そのため、単純に1個あたりの外注費用を比較するのではなく、製造する目的や素材、外注先が使用している3Dプリンターまで幅広い要素を確認することが必要です。

つづいては、印刷を外注した際にかかる費用相場をご紹介します。

印刷の費用相場をご紹介しました。より正確な費用を知りたい方は料金シミュレーターをご利用ください。

3Dプリンターは、商品開発や製造を大きく変化した技術で製造コストを抑制し、複雑な形状で高品質なパーツの作成を可能にしています。ただし、部品の量産やデザインによっての強度、データ管理には課題が残っていることも特徴です。

3Dプリンターは、初心者向けから企業向けまで購入費用も幅広く、利用目的に合わせた選択が必要となります。アイミツでは、目的に合う企業とのマッチングをお手伝いするサービスです。外注先や詳細を知りたい方は、ぜひお問い合わせください。

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