最高級の3Dプリンターは、 Creality Ender 3 Proのような安価なモデルでさえ、非常に精巧なモデルを作成できますが、そのほとんどは一度に1色しか出力できません。このガイドでは、ノズルが1つしかないFDM方式の3Dプリンターを使用して、複数の色でパーツを印刷するいくつかの方法を紹介します。ここで紹介する3つのテクニックは、フィラメントスプールを交換する「一時停止と交換」方式、オブジェクトを複数のピースに分けて印刷する方法、そしてレインボーフィラメントを使用して色の移り変わりが美しいパーツを作成する方法です。印刷後にモデルを塗装することもできますが、これは別の記事で詳しく説明します。
3Dプリント用のモデルを初めて作成する場合は、初めての3Dプリント作成方法に関するガイドを読んで、そのプロセスとスライサー設定のカスタマイズに慣れてください。インフィルやプリント速度などのスライサー設定の変更に既に慣れている場合は、シングルエクストルーダーFDM 3Dプリンターでマルチカラープリントを作成する方法を学びましょう。
必要なもの
- 3D プリンター:この記事では、 Creality Ender 3 Pro FDM 3D プリンターを使用しますが、ほぼすべての FDM 3D プリンターを使用できます (SLA (樹脂) モデルは別の話です)。
- フィラメント： PLAは使いやすく低コストな素材です。この記事では、Begonova、EryoneなどのPLAフィラメントを使用します。虹色のパーツを作るには、TTYT3D Rainbow PLAを使用します。
- スライサーアプリ： Creality Ender 3 Pro用のファイル準備にはUltimaker Curaを使用しますが、PrusaSlicerやSimplify3Dなどの他のスライサーアプリでも同様のワークフローが利用可能です。設定はほぼ同じですが、メニューが異なる場合があります。
マルチカラー3Dプリント用ソフトウェアの入手
マルチカラーパーツの作成にはTinkercadを使用しますが、お持ちのデザインプログラムであればどれでもご利用いただけます。Tinkercadはブラウザ上で動作する無料プログラムで、ウェブサイトからアカウントを作成できます。
ほとんどのスライサーアプリには、プリント中の特定のポイントで「一時停止」コマンドを追加する機能がありますが、コマンドの場所を見つけるにはドキュメントを参照する必要がある場合があります。Ultimaker Curaで一時停止を追加する手順は十分にドキュメント化されており、この記事では、この機能に馴染みのない方のために、基本事項を解説します。
1. TinkercadサイトでTinkercadアカウントを作成します。3Dモデルの作成や印刷時の一時停止のプログラミングに興味があるなら、Tinkercadはモデルの高さを定義し、多色印刷を考慮したデザインを作成できるため、始めるのに最適なツールです。
2. 3Dプリンター用のスライサーソフトウェアをダウンロードします。Creality Ender 3 Proでは無料アプリのUltimaker Curaを使用しますが、 PrusaSlicer、Simplify3D、FlashPrintなどのFDM方式3Dプリンター用のスライサーアプリでも同様のワークフローが利用できます。
方法1：一時停止とフィラメントの交換
単一のエクストルーダーマシンからマルチカラーの3Dプリントを作成する最も速い方法の一つは、「一時停止とスワップ」方式を使用することです。このプロセスでは、プリントの途中でプリンターを一時停止し、フィラメントスプールを別の色のスプールに切り替えて、プリントを再開します。これは2色のパーツを作成する簡単な方法であり、最も簡単な方法は、適切なレイヤーに到達したときにプリンターを一時停止することです。プロセスをより細かく制御したい場合は、特定のレイヤーまたは高さで一時停止するようにプログラムすることもできます。
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このセクションでは、初心者に最適な3Dプリンターの一つであるCreality Ender 3 Pro向けに、マルチカラー印刷用のモデルを作成するプロセスと、Ultimaker Curaを使用して一時停止をプログラミングするプロセスについて説明します。このプロセスは、PrusaSlicer、Simplify3Dなど、多くの異なるスライサーアプリで使用できるため、どのアプリを使用しても原理は同様です。
1. Tinkercadを開き、TwitterロゴのSVGをインポートします。TinkercadはSVGベクターグラフィックを自動的にソリッドモデルに変換します。これをモデルの出発点として使用します。
2.定規ツールを使用して、モデルを印刷可能なサイズに拡大縮小します。この部分は別の色で印刷するため、モデルの厚さを2mmに設定します。
3.テキストツールを使用してモデルにテキストを追加し、太さを2mmに設定します。この太さを2mmにすることで、モデルのベース上に一定の高さで印刷されます。
4.モデルのベースを作成し、厚さを5mmに設定します。ベースを作成したら、移動ツールを使用してテキストを5mm上に移動させ、モデルのベースの上に直接配置できるようにします。
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5. Alignツールを使ってモデルをX軸とY軸の中央に配置し、モデルの上部がプラットフォームから5mmオフセットされていることを確認します。これにより、フィラメントの色の変更に簡単に対応できるモデルが作成されます。
6. Tinkercadから.stlファイルをエクスポートし、Curaにインポートして、スライス処理用のモデルを準備します。Curaには、指定したレイヤーでプリンターを一時停止する機能があり、フィラメントを交換したり、色を変更したりすることができます。
7. 「拡張機能」→「後処理」→「Gコードの変更」を選択し、「高さで一時停止」を追加します。このモデルのベースは高さ5mm（0.2mm間隔で25層）なので、次のレイヤーを開始する前に一時停止して色を変更したいので、レイヤー26をターゲットとします。
8.デフォルト設定でモデルをスライスし、3Dプリント可能な.gcodeをエクスポートします。この時点でモデルを確認し、浮き彫りになったテキストの色が変わることを確認できます。レイヤーの高さ（0.2mm）と変更前のレイヤー数（25）を掛け合わせると、5mmになります。
9. 3Dプリンターに最初の色のフィラメントをセットし、印刷を開始します。このパーツは白いベースに青い文字を印刷したいので、白いフィラメントをセットして印刷を開始します。
10.印刷が一時停止したら、1色目のフィラメントを取り外し、2色目のフィラメントを装填します。プリンターによっては、一時停止時にフィラメントが自動的に引き込まれるものもあれば、手動でフィラメントを引き出して交換する必要があるものもあります。2色目のフィラメントを装填したら、印刷を再開します。
11.モデルを取り出し、レイヤーの入れ替えを確認します。正しいレイヤーで色が入れ替わり、シングルエクストルーダー3Dプリンターで出力された2色のプリントが完成しているはずです。フィラメントを手動で停止して入れ替えることでも同様のモデルを作成できますが、適切なレイヤーに到達した際に停止させるため、プリンターの近くにいなければならないという欠点があります。
方法2：複数のパーツを使って多色3Dプリントする
複数のパーツで構成されるモデルを印刷することは、1回の印刷では不可能なカラフルなパーツを、シンプルかつ楽しく作成する方法です。この印刷方法を紹介するために、emmett氏がデザインしThingiverseで公開されている「 Screwless Cube Gear」を使用します。このモデルは3つの独立したトレイとして印刷するように設計されており、カラフルで機能的、そして魅力的な3Dプリントを作成するのに最適です。
1.使用する色を選び、モデル全体を複数のトレイに分けます。各トレイは異なる色で印刷されるので、コントラストが良さそうな色を選んでください。回転ギアの中央ブロックとピンは青で印刷し、ギアを2セット、白と黒で印刷します。
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2.各トレイを、毎回異なる色で印刷します。キューブの中心とピンを印刷した後、ギアを印刷する前にフィラメントを青から白に交換しました。
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3.ピンを使ってキューブギアの各角を中央のブロックにカチッとはめ込み、モデルを組み立てます。PLAプラスチックは硬い傾向があるため、角に挿入する前にピンの端を握って緩める必要がある場合があります。
4.キューブを回転させて、完成品を鑑賞しましょう。キューブの歯車は中央のブロックの周りを自由に回転するはずです。もし歯車が固い場合は、シリコン潤滑剤を少量加えて摩擦を軽減することができます。
方法3：レインボーフィラメントを使ってマルチカラー3Dプリントをする
レインボー（またはその他の多色素材）を使った印刷は、多色パーツを作成する最も簡単な方法ですが、使用する素材の種類によって印刷される色が異なります。カラフルで楽しい印刷物を作りたいなら、レインボーPLAは最適な素材です。
このセクションでは、 TTYT3D ブランドのレインボー PLAを使用します。これは Amazon で入手可能で、標準的な PLA 素材のスプールよりもそれほど高価ではありません。
1.スライサープログラムで3Dプリント用のモデルを準備します。スプールが印刷中に色を変化させるため、大きく密度の高いモデルを作成することで、最もドラマチックな色の変化が得られます。このセクションでは、 Plunderbuss Peteモデルを高充填率で印刷します。これにより、より多くの材料を使用し、モデル全体の色の変化を速くすることができます。スライスしたファイルをエクスポートし、SDカードに保存し、カードを3Dプリンターに挿入します（プリンターがWi-Fiに対応している場合はWi-Fiを使用します）。
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2.レインボー PLA 素材をプリンターにセットします。
3.印刷を開始し、印刷の進行に伴って色が変化するのを確認します。
4.プリントが完了したら、モデルをベッドから取り外します。モデルは1つのスプールの材料のみを使用してプリントされるため、プリントを一時停止したり、フィラメントを交換したり、後処理を行ったりする必要はありません。
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3Dプリントについてもっと知りたいですか？2021年におすすめの3Dプリンターや、プリンターの種類の違いについて詳しく知りたい方は、「ベスト3Dプリンターガイド」をぜひお読みください。楽しいプロジェクトに興味がある方は、顔をスキャンして3Dプリントした3Dセルフィーを作成するガイドをご覧ください。
アンドリュー・シンクは2012年に初めて3Dプリンターを使用し、それ以来3Dプリント業界に熱心に関わってきました。自身の脳のスキャンからピーナッツバターとジャムのサンドイッチまで、あらゆるものをプリントしてきた彼は、積層造形技術の無限の応用範囲を探求し続けています。常に新しい実験、設計、レビューに取り組んでおり、Tom's HardwareやYouTubeなどで成果を共有しています。
