金属3Dプリンターに家庭用はある？メリット・デメリットなど基礎知識を解説
この記事では「金属3Dプリンター」の基礎知識について解説します。3Dプリンターが登場してから久しいですが、何に使うのかわからないという人も多いのではないでしょうか。そこで本記事では金属3Dプリンターの仕組みや種類、メリットについて解説します。ぜひ金属製3Dプリンターの知識を深めるのにお役立てくださいね。後半では樹脂を原料とした加工やものづくりにおすすめの家庭用3Dプリンターもご紹介しています。
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金属3Dプリンターとは？
金属3Dプリンターとは、金属を使った造形物が作れるプリンターのことです。
3Dプリンターに使われる素材をフィラメントと呼びますが、3Dプリンターのフィラメントにはナイロンやカーボンファイバーといった樹脂製のものが一般的に使われています。しかし金属3Dプリンターはこのフィラメントに金属を使うため、アクセサリーやボルトといった金属ならではのものづくりが可能です。
金属3Dプリンターは金属材料を粉末にしたものを、階層ごとに積み重ねていく方法で印刷する仕組みになっていますよ。
金属3Dプリンターのメリット
金属3Dプリンターのメリットは、複雑な形状の造形が可能であることと、材料の無駄が少ないといったことが挙げられます。
金属3Dプリンターの仕組みは金属の粉末を層にして積み上げていく方法で造形すようになっています。そのため細かな造形を再現でき、切削と呼ばれる切り出す工程が必要ないので材料に無駄な部分がありません。
金属で細かい造形を再現したいときにぴったりなプリンターと言えるでしょう。
金属3Dプリンターのデメリット
それでは、金属3Dプリンターのデメリットにはどんなものがあるのでしょうか。
金属3Dプリンターのデメリットのひとつめは、造形に時間がかかることです。大きさや複雑さにもよりますが、ものによっては十時間かかるような場合もあります。そのため大量に大きなものづくりがしたい場合には不向きと言えるでしょう。
また、精度が高い造形物を作りたい場合には追加で別途加工が必要な場合があります。本体や原料のコストが高いのも、金属3Dプリンターのデメリットと言えるでしょう。
金属3Dプリンターの種類
金属3Dプリンターとひとことで言ってもさまざまな種類があります。ここからは、方式ごとの特徴をご紹介します。
パウダーベッド融解法
ひとつめは、パウダーベッド融解法です。粉末状の金属を、レーザーの熱源で溶かしながら固めていきます。金属3Dプリンターの中では最も一般的な方法となっていますよ。
溶かしながら固めていくので、出来あがるまでに一定の時間がかかるのがデメリットですが、さまざまな金属を使用できるほか、細かい造形に向いています。
電子ビームで溶かす方式もあり、こちらの方が時間が速くなるといったメリットがありますよ。
ディレクトエネルギー堆積法
次にご紹介するのは、ディレクトエネルギー堆積法という方式です。略してDED方式と呼ばれることもありますよ。
ディレクトエネルギー堆積法は金属の粉末をノズルから吹き付けながら、レーザーで溶かして造形していく方式です。造形スピードが速く、大きな造形物に向いているためプロの現場でも多く用いられていますよ。車や航空機の部品修理などにも使われています。
熱溶解積層方式（FDM）
3つ目の方式は、熱溶解積層方式（FDM）というものです。樹脂と金属を合わせたフィラメントを使用し、熱で変形させながら押し出して成型していきます。樹脂を使用した3Dプリンターを応用した技術で、金属のみで造形するよりも低コストでものづくりができるのが魅力です。
ただし粘度が高い樹脂を使用するため、金属だけを使ったものより造形物の耐久性が劣ります。また、精密な造形にはあまり向いていません。
バインダージェット方式（BJ）
最後にご紹介する4つ目の方式が、バインダージェット方式です。（BJ）と略されることもありますよ。その名の通り、バインダーと呼ばれる粘着力のある液体を使って金属を固める方式です。
造形してから焼結して固める方式のため、最後にバインダーを取り除く工程が必要になります。バインダーを取り除くぶん密度が低くなり、耐久力が低いのが難点と言えるでしょう。
家庭用の金属3Dプリンターはある？
金属3Dプリンターは工業用が主となっておりまだ家庭には普及していませんが、近年は10万円前後で買えるものも出てきています。
ただし金属フィラメントの価格が高いので、チタン等の高価な素材を使う場合、素材だけでプリンター本体の価格を上回ってしまう場合も。また、造形後に脱脂・焼結といった後処理が必要になるので一般家庭で金属の造形物を完成させるのは難しいでしょう。脱脂・焼結の作業を業者に依頼することは可能です。
以上のことより3Dプリンターを使って自宅でものづくりをしたいなら、樹脂フィラメントを使っている3Dプリンターを使うのが無難と言えます。
【樹脂フィラメント用】3Dプリンターのおすすめ9選
ここからは、金属3Dプリンターの代替として、樹脂フィラメントを使ってものづくりができる3Dプリンターをご紹介します。作りたいものや作業する場所などを考慮して、使いやすいものを見つけてくださいね。
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3Dプリンターの知識を深めてものづくりに活用しよう！
3Dプリンターには家庭でも使いやすい樹脂製フィラメントに適したものや、工業製品に多く使われる金属3Dプリンターなどがあります。3Dプリンターの進化はめざましく、今に家庭でさまざまな素材の加工が手軽に楽しめるようになるでしょう。ものづくりが好きな人はぜひ注目してくださいね。