複数の色を3D印刷する方法は？

マルチカラー3Dプリントは、より美しいプリントを実現します。カラープリントはプロトタイプの鮮明度を高め、製品の視認性を高め、より魅力的なデザインの作成を可能にします。プリントに会社のロゴを追加したり、モデルのパーツを差別化したり、単に見た目を良くしたい場合、カラープリントは便利です。通常の3Dプリントよりも手間はかかりますが、効果的な方法がいくつかあります。このチュートリアルでは、マルチカラープリントの様々な方法を紹介します。

方法1：フィラメント交換（手動またはGコードベース）

手動とGコードによるフィラメント交換

複数の色で印刷する最も便利な方法は、フィラメントの交換です。これには2つの方法があります。プリンターを手動で停止させてフィラメントを交換するか、Gコードコマンドを入力して特定の位置でプリンターを一時停止させる方法です。どちらの方法も、単一のエクストルーダーを搭載した一般的な3Dプリンターであればサポートされています。

フィラメントの色を変更する方法

このプロセスは、モデルを構築するときに始まります。 スライサーソフトウェアまず、どの層をどの色にする必要があるかを特定します。手動でスワップする場合は、これらの層でプリンターを手動で停止します。自動スワップの場合は、プリンターに停止を指示する特別なGコードコマンド（M600など）をGコードに挿入します。

色を切り替える時間になると、プリンターは停止します。 古いフィラメントを取り外す新しい色を挿入し、古い色が完全に排出されるまで新しいフィラメントを押し出します。この排出ステップにより、色がきれいになり、不要な混色を防ぐことができます。

主なメリット

フィラメント交換を使用すると、いくつかの利点があります。

• 現在お持ちのプリンターをそのままお使いいただけます。
• 学習も実践も簡単です。
• 追加の機器を購入する必要はありません。
• G コード コマンドを使用すると、毎回一貫した結果を得ることができます。

よくある問題

この方法はシンプルですが、いくつかの欠点があります。

• フィラメントを手動で交換するのは時間がかかり、プリンターを監視する必要があります。
• 色の変更は、慎重に行わないと印刷に問題が生じる恐れがあります。
• 主に、並べてではなく、レイヤー間でのみ色を変更できます。
• 色ごとにパージするたびに、フィラメントがいくらか無駄になります。

必要な設定

基本的な要件はシンプルです。

• 押し出し機が 1 つ付いた通常の 3D プリンター。
• レイヤーの高さを制御できるスライサー ソフトウェア。
• 自動的に色を変更するには、スライサーで G コード コマンドを処理する必要があります。

多色印刷が初めての方は、フィラメント交換から始めるのが良いでしょう。他の方法よりも時間と注意が必要ですが、新しい機材を購入することなく、複数の色を試すことができます。

方法2：デュアル押し出し（独立または混合）

デュアルエクストルーダータイプ

デュアルエクストルーダープリンターは、異なるフィラメントを使用できる2つのプリントヘッドを備えています。最も一般的なのは、両方のヘッドが同時に動く通常のデュアルエクストルーダーと、ヘッドが別々に動くIDEX（Independent Dual Extruder）システムです。一部のプリンターは色を混ぜることができると謳っていますが、これはあまりうまく機能しません。2つの異なる色を使用する方が適しています。

デュアルエクストルーダープリントのセットアップ方法

2色でプリントするには、デュアルエクストルーダーに対応した専用のスライサーソフトウェアが必要です。このソフトウェアは、モデルの特定の部分に異なる色を割り当てます。フィラメントが同程度の温度でプリントでき、しっかりと密着することを確認してください。また、パージタワー（側面にプリントされた追加構造で、色替えの合間にノズルを洗浄する役割）も必要です。

主な利点

デュアルエクストルーダー印刷にはいくつかの利点があります。

• プリンターは自動的に色を変更するので、手動作業は必要ありません。
• フィラメントの交換のために印刷を中断する必要がないため、印刷がより早く完了します。
• 2 つの色を重ねて印刷するだけでなく、並べて印刷することもできます。
• 1 つの押し出し機で、後で溶解するサポート材料を印刷できます。

技術的な課題

メリットがあるにもかかわらず、注意すべき問題がいくつかあります。

• デュアルエクストルーダープリンターは、シングルエクストルーダーモデルよりも高価です。
• 部品が増えると、メンテナンスと慎重な調整も必要になります。
• 両方のフィラメントは温度と材料の点で互換性がなければなりません。
• 設定が完璧でないと、色が混ざってしまうことがあります。
• プリントヘッドは正確に位置合わせする必要があります。そうしないと、レイヤーが一致しません。

セットアップ要件

デュアルエクストルーダー印刷を開始するには、次のものが必要です。

• 2 つの押し出し機を備えたプリンター。
• デュアル押し出し用に作られたスライサー ソフトウェア。
• 2 つのフィラメント スプールを管理する方法 (オプションですが便利です)。

デュアルエクストルーダープリントは、フィラメント交換よりも多くのカラーオプションを提供しますが、より高価な機器と慎重なセットアップが必要です。多色モデルを多数プリントし、より自動化されたプロセスが必要な場合は、検討する価値があります。

方法3：マルチマテリアル/マルチ押出システム（上級）

2種類のマルチマテリアルシステム

高度なマルチカラー印刷には、フィラメントスプライサーまたはマルチエクストルーダープリンターを使用します。フィラメントスプライサー（Mosaic Paletteなど）は、異なる色のフィラメントを1本の繊維に結合してから印刷します。マルチエクストルーダープリンターには、異なる色に対応する3つ以上のノズルが搭載されています。

マルチマテリアルプリンターの操作

フィラメントスプライサーは、印刷指示に基づいて異なる色のフィラメントを切断・結合し、1本の多色フィラメントをプリンターに送り込みます。マルチエクストルーダープリンターは、ノズルを切り替えて異なる色を印刷します。どちらのシステムも、色の配置と材料の変更を制御するために、専用のスライサーソフトウェアが必要です。

主なメリット

これらの高度なシステムには、次のような大きな利点があります。

• 1 つのモデルで複数の色を印刷します。
• 同じプリントに柔軟な素材と硬い素材を混ぜます。
• 印刷は開始すると自動的に実行されます。
• 複雑なカラーパターンとグラデーションを作成します。

重大な課題

これらのシステムにはいくつかの欠点があります。

• 機器のコストは基本的なプリンターよりもはるかに高くなります。
• フィラメントスプライサーは、接合時に材料を無駄にします。
• 複雑なセットアップと定期的なメンテナンスが必要です。
• すべての材料がうまく機能するわけではありません。
• システムを適切に学習するには時間がかかります。

必要な装備

これらのシステムを使用するには、次のものが必要です。

• フィラメントスプライサーまたはマルチエクストルーダープリンター。
• マルチマテリアル印刷用の特別なスライサーソフトウェア。
• 収納ボックス フィラメントを乾燥した状態に保つため（強く推奨）。

マルチマテリアルシステムは最も多くの印刷オプションを提供しますが、使いこなすにはより多くの費用、時間、そしてスキルが必要です。複数の色や異なる素材を一度に印刷する必要がある複雑なプロジェクトに最適です。

方法4：後処理による色の適用（塗装、染色）

基本的な塗装工程

モデルを単色（通常は白）で印刷した後、絵の具、染料、マーカーなどを使って好きな色を追加できます。この方法により、特別な印刷機器を購入することなく、完成した印刷物の仕上がりを正確にコントロールできます。

ステップバイステップのペイントガイド

塗装プロセスは、主に以下の手順で行われます。

• 印刷物を滑らかに研磨し、ほこりを取り除きます。
• 塗料がよく付着するようにプライマーを塗ります。
• ブラシ、スプレー缶、エアブラシで塗装します。
• きれいな端にするには、マスキング テープまたはステンシルを使用します。
• 塗装を保護するためにクリアコートを塗ります。

絵画の醍醐味

プリントに色を塗ることで、高価な機材に投資することなく、色を完全にコントロールできます。通常の絵の具を使うので、必要な色合いを自由に混ぜ合わせ、必要な場所に正確に塗布できます。この方法は、特定の色や細かいデザインが必要なカスタムプロジェクトに特に適しています。

塗装の問題

手描きは、複数の色を直接印刷するよりも時間と労力がかかります。印刷された素材自体の色とは異なり、塗料は表面にしか塗られていないため、傷や欠けが生じる可能性があります。滑らかで均一な塗装を実現するには、特に細かい作業では練習が必要です。また、塗装の合間に塗料が乾くまで待つ必要があるため、作業時間が長くなります。

必要なツール

プリントをペイントするには、次のものが必要です。

• 標準的な3Dプリンター
• サンドペーパー（各種粒度）
• 入門書
• ペイントブラシまたはスプレーペイント
• マスキングテープ
• 透明な保護コーティング

3Dプリントを始める際、新しい機材を購入することなく、手軽に色を塗ることができるのがペイントです。忍耐と練習が必要ですが、より高価な方法でプリントしたものと遜色ない仕上がりを実現できます。

マルチカラー 3D プリント方式を選択してください。

3Dプリントの着色には、それぞれ長所と短所があります。フィラメント交換は、低価格のプリンターを使用する初心者に最適です。デュアルエクストルージョンも同様の効果が得られますが、コストは高くなります。マルチマテリアルは最も汎用性が高いですが、かなりの投資が必要です。ペイントは特別な機材を使わずに高い精度を実現できますが、練習が必要です。自分に合った方法を選び、最初はシンプルな方法から始め、必要に応じて拡張していくのがおすすめです。