こんにちは、田畑(nerd0geek1)です。

今日は3Dプリンターを家庭で購入しようと考えている人のために、3Dプリンターの用語をまとめようと思います。
(自分が買おうと思っているので、その判断基準を確認するためのメモ書きです。)

家庭ハックと3Dプリンター

先日、子育てエンジニアMeetupという子育て・家事効率化のtipsを共有する勉強会で登壇させていただき、その中のネタの1つとして3Dプリンターを利用した収納小物の作成を取り上げました。

この発表に先立ち、実際に自宅で必要な小物を3Dプリンターで印刷してみたのですが、3Dプリンターで小物を作るという発想に可能性は感じるものの、お店でプリントすると小さいものでも3-4時間、4,000円ほどかかってしまい、時間コスト・金銭コストが高すぎる、というのが正直なところです。
(↓がその小物です。カードストッカーでサイズは5 x 7 x 7.5cm)

なので3Dプリンターを買ってしまったほうが安いなーと。
お店(FabCafe Tokyo)にあったものは、RAISE 3Dという機種でかなり高額(モデルによるが¥320,000~¥800,000)で、よく参考にしてるブログに登場する機種は約10万だったのですが、1年半前の記事であること、うちのニーズにぴったりマッチしない可能性もあるため、諸々調べてみることにしました。

我が家で必要な3Dプリンターの要件

・最大造形サイズ25-30cm
　キッチンに無造作に積み上げられたお茶や合わせ調味料の箱を良い感じに
　収納したいので、このできれば25-30cmくらいのものを印刷したいです。
・精度
　ただ、色々見てみると、最大造型サイズが10-20cmのものが多いのでいくつかの
　パーツに分け、それを組み合わせて使う形になりそうです。となるとモデル通りに
　出力される精度が必要にはなります。
・ある程度の滑らかさ
・予算10万以内

3Dプリンターの基礎知識

我が家で必要な3Dプリンターの要件は洗い出せたので、3Dプリンターに関する基礎知識を調べてみました。

素材

(参考：Make: Japan | ABSかPLAか？ 正しいフィラメントの選び方)
まずは素材について。素材については、ABS樹脂とPLA樹脂の2種類があります。
また、用語がいくつか出てきますのでそれについてもまとめていきます。

・ABS樹脂
　・石油由来の樹脂。
　・プリント時の温度：210-240℃
　・加熱ベッドの温度：80℃以上
　・耐熱温度：70-100℃
　・ガラス転移温度：105℃

・PLA(ポリ乳酸)樹脂
　・植物由来の樹脂。
　・プリント時の温度：200℃
　・加熱ベッドの温度：60℃以上推奨(なくても可)
　・耐熱温度：58℃
　・ガラス転移温度：60℃

加熱ベッド(ヒートベッド)：
ベッドとは、フィラメントを乗せていく台座のこと。
加熱ベッドとは、加熱機能がついたベッドのこと。加熱により
・ABS樹脂の急激な収縮に避けられる
・フィラメントと台座の定着率を上げることができる
ようです。
PLAはABSと比較してノズルから出る際の温度が低いため、加熱ベッドがなくても良いようです。

ガラス転移温度：
やわらかくなり始める温度のことのようです。

ホットエンド：
ノズルのこと。

参考記事にもあるように、耐熱性が求められるものはABS、そうでないものについてはどちらでも良い、といった印象です。
また、ABSを使う場合は温度を高く保つ必要があるため、密閉型の3Dプリンターが良さそうです。

精度

ざっと調べてみましたが、各プリンターでどの程度誤差が出る、といった記事はあるものの、精度に関するの統一的な指標はないようです。

滑らかさ

積層ピッチ
個人で購入できるレベルの3Dプリンターは熱溶解積層方式といってフィラメントを熱で溶かし、それを一層ずつ積み重ねていく方式です。
その一層の厚みを示すのが積層ピッチで、この値が小さいほど表面が滑らかになりますが、その分印刷に時間がかかるようになります(一層が薄い分、層数が増える)。
これやこれを見る限り、0.05mmまではいらないけど0.2mmくらいはあったほうが良さそうです。

印刷速度
(参考：3Dプリンターの「速さ」と「精度」を左右する、2つの要素を学ぼう)
積層ピッチとともにアウトプットの滑らかさを決定するのが印刷速度です。
印刷速度が早ければ早く印刷が終わりますが、その分滑らかさは失われ、印刷速度を遅くすれば時間がかかるものの、アウトプットは滑らかになるようです。

成功率

オートキャリブレーション機能
(参考：3Dプリンターのオートキャリブレーションの仕組って？)
3Dプリンターの台座の水平にし、ノズルとの距離を一定にすることをキャリブレーションというのですが、これを手動ではなく自動でやってくれる機能がオートキャリブレーション機能、というみたいです。
これがあることにより、手動で調整するよりも調整結果が一定しやすいみたいです。

結局、何を買うか？

我が家のニーズとしては、
・10万円以下で
・オートキャリブレーション機能付きで
・ABS/PLA樹脂対応で
・加熱ベッドがあり
・密閉型で
・積層ピッチ0.2mm以下
のものがあれば良さそうです。

その観点で色々見てみましたが、結局、参考にしているブログと同じ、こちらの
ダヴィンチ 1.0を買うことになりそうです。

他の候補としては、最大造型サイズが大きめで、PLA/ABS樹脂のどちらも使える以下の3つが挙がったのですが、いずれもオートキャリブレーション機能がないため、初心者ならダヴィンチのほうが安心なのか？🤔という理由でこちらを選びました。
密閉式でなければ値段も下がるし、オートキャリブレーション機能付きのもあるのですが、ABS樹脂で出力する場合への影響が読めず、といった感じです。

まとめ

あとは嫁稟議を通すだけ！