低価格3Dプリンターの課題：表現力の乏しさ
現在、3Dプリンターのラインナップは基本的に2種類のラインに分かれている。業務用などで使用される高性能なタイプと、一般家庭への導入や試作品の製造を目的とした低価格タイプだ。
なかでも高性能タイプの製品改良は目覚ましく、これまで不可能であったフルカラープリントや、マルチプリントなどができるマシーンが登場している。
既に2大3Dプリンターメーカーである3Dsystemsとストラタシスも、一つの物体に異なる材料を組み込むことが可能なマルチプリンターを発表している状況だ。
3Dsystemsとストラタシスのマルチ素材プリンターの記事はこちらをどうぞ
こうした高性能タイプの3Dプリンターは、その利用可能性を拡大することにつながっているが、値段が非常に高価なため、一部の大手企業にしか利用する機会は与えられていないといっていい。
多くの中小企業やデザイン事務所にとっては1台数百万、数千万する機器を購入する余裕はなかなか持てないだろうし、ましてや、モノづくりに参加しようと試みる個人にとっては、手の届かない存在だ。そんな中こうした中小企業やデザイナー、個人にとってありがたいのが低価格帯の3Dプリンターである。
しかし低価格3Dプリンターはまだまだ性能が低く、改良の余地が多々残されているのが現状だろう。
今年に入り徐々に低価格3Dプリンターの技術向上に関する動きが現れつつある中、トップメーカーであるMakerBotが新たな技術を発表した。本日は低価格3Dプリンターでマルチプリントが可能になる動きをご紹介。
異なる素材をマルチプリントするMakerBotの特許
現在の低価格3Dプリンターで異なる素材、異なる色を一つの物体に組み込む方法はどのようにしたらいいのだろうか。
通常、現在の低価格3Dプリンターでは不可能だ。MakerBotが提供するReplicatorシリーズや、3Dsystemsが販売するCubeシリーズ、組み立て式のRepRapなど1種類の素材のみのプリントになる。
例えば、無理やりやろうとすれば、プリントを途中で一時停止し、材料を付け替えるという方法もあるだろうが、現実的には難しい。
プリントを切り替えるタイミングもノズルの動きなどからは正確なタイミングが判断できないし、ましてや周囲の環境によってプリントに影響が出やすい低価格3Dプリンターであれば、機器にちょっとの影響を与えることがミスプリントにつながりかねないため、賢い方法ではない。
そんな現状の低価格3Dプリンターが改良されるべき課題をMakerBotは発明したと発表している。
既に2012年度に特許による保護を行っているとのことで、最近アメリカで発表されたとのことだ。この技術が低価格3Dプリンターに組み込まれれば、更なる表現力の拡大がなされ、より多くの人たちが利用することにつながるだろう。
その技術だが、下記の図がその概略を示したものだ。言うなれば異なる材料のチューブをフィラメント変更機により、プリント箇所に応じて切り替えるという方法。
画像元MakerBotをもとに翻訳
上記の図はあくまでも方法論を概念図化したもので、2種類の材料だが、実際の特許出願されている内容については、材料供給量は不定量とされている。
そのため、開発状況によっては3本、4本、5本と、様々な素材やカラーを組み込むことが可能になるだろう。
原理はシンプルで中央部のフィラメント変換機で切り替えるという技術だ。原理はシンプルだが、実際の製品化にあたっては何点かの課題が残っている。
第一の課題は素材ごとの温度依存性をどうするかという課題がある。また、素材特性が全く異なる素材を利用する場合などはどう適合させるかという課題もある。
あまりにも素材の特性がかけ離れていれば同時に組み込むことはしないだろうが、それでもプリント中のスイッチングをスムーズにすることが最重要課題になる。
第二の課題は素材を切り替えた際に押出しノズル内に切り替え前の材料が残ってしまう可能性がある点だ。これも造形物のクオリティに影響してくる課題なのでクリアにしておく必要があるだろう。
まとめ
このMakerBotの特許技術は、現在開発中とのことで、実際の低価格3Dプリンターに導入されて我々の手に届くのはまだ先になると思われる。
しかし、このような低価格3Dプリンターの技術向上は更なる表現の幅、デザインの幅を広げてくれるに違いない。
中小企業やデザイナー、これからモノづくりに挑戦しようという個人にとって、こうした技術力向上は非常に重要だ。また、こうした開発が進むことで将来的には一般家庭に広く普及していくのだろう。
今低価格3Dプリンターは様々な企業がその性能向上に努めており、プリンター本体やその周辺の技術（ソフトウェア）などと組み合わせることで相乗効果を果たそうという動きがある。こうした性能向上によって更なる市場拡大が起きそうだ。
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