3Dプリンターのデータはどうやって作る？4つの作成方法とデータ形式を解説

3Dプリンターでモノを造形するには設計図となるデータが必要です。
しかし、初めて利用する際には「3Dプリンター用のデータをどのように作ればよいかわからない」という担当者の方もいるでしょう。
本記事では、3Dプリンターを使うためのデータ作成方法やデータのファイル形式（拡張子）などについてわかりやすく解説します。

3Dプリンターのデータ作成とは

3Dプリンターは、設計図となるデータを基に造形します。

何かを作りたい場合には、3Dプリンター用のデータを作成して用意しなければなりません。
これは、紙に文字や図形を印刷するプリンターと同じです。
一般的なプリンターの場合は、パソコンで文章や図形を書いたり、デジタルカメラで撮ったりした写真をプリントします。
文章や図形、写真がプリントの基となる設計図です。

3Dプリンターの場合は、基の設計図として3Dデータが必要です。
3Dデータは、幅・奥行き・高さの情報を持つ立体的な図のことです。
3Dデータは、専用のソフトウェアやツールを利用するなどして、データを作成します。

3Dプリンターのデータを作成する4つの方法

3Dプリンター用のデータ作成には大きく4つの方法があります。
利用する環境などに応じて、方法を選択しましょう。

3DCADソフトを使う

3Dプリンター用のデータ作成で一般的なのが、3DCADを使う方法です。
3DCADとは、設計図の作成をコンピューターで行えるソフトウェアです。
設計図や、設計図と同等に厳密な3Dモデルを作成することが目的のソフトウェアであるため、正確な寸法が設定できる仕組みになっています。
3Dスキャナーで取得した3Dデータを設計用のモデルに活用する際にも3DCADが使用され、この工程をリバースエンジニアリングと呼びます。

※リバースエンジニアリングについて、詳しくは「リバースエンジニアリングとは？活用メリットや主な手法について徹底解説！ 」をご覧ください。

3DCADを使えば、「ワイヤーフレーム」「サーフェス」「ソリッド」といった種類のデータの作成が可能です。

◆ワイヤーフレーム：“点”と“線”で図形データを作成する
◆サーフェス：“点”と“線”と“面”で図形データを作成する
◆ソリッド：“点”と“線”と“面”に“体積”を加えて図形データを作成する

3Dプリンターのデータには体積の情報が必要なため、データ作成にはソリッドが適しています。
たとえば、サーフェスでデータを作成した場合は、ソリッドのデータに加工・変換して使わなければなりません。
2DのCADデータを3Dプリント等に活用するためには、2D図面の内容を立体として読み解きながら、2D図面を押し出したり、軸に沿って回転させるなどのモデリング作業が必要となるため、3DCADを習得していることが前提となります。
3DCADは、使いこなすためにある程度の知識が必要になりますが、多くはソリッドデータに対応していることから、3Dプリンター用のデータ作成に向いているソフトウェアだといえます。

3DCGツールを使う

3DCGツールは、ゲームや映画などで使用される3DCG（3次元コンピューターグラフィックス）を作成するツールです。
3DCGツールでは、「ポリゴンベース」や「スプラインベース」といった種類のデータを作成できます。
それぞれのデータの特徴は以下のとおりです。

◆ポリゴンベース：三角形や四角形を組み合わせて図形データを作成する
◆スプラインベース：曲線（スプラインカーブ）を使って図形データを作成する

3DCGツールを使えば、曲線を利用したさまざまなモデルを作成できますが、正確な数値での整合性を取ることが難しい場合もあります。
そのため、動物やキャラクター、自然物をはじめとした有機的な形状を作ることに適する反面、製造業で利用する部品などの設計データの作成には不向きだといえます。

配布データをダウンロードする

3Dプリンターで利用できるデータを配布しているサイトもあります。
配布データをダウンロードすればデータ作成の手間も省け、すぐに3Dモデルを造形可能です。
配布データには無料のものと有料のものがあります。
利用する場合には、著作権や商用利用を許諾しているか等、ライセンス規定についてのチェックが必須です。

3Dスキャナーを活用する

3Dスキャナーを使って、対象物を3Dスキャンする方法です。
3Dスキャナーを使えば、複雑な形状のモデルも高い精度でスキャンできます。
スキャンしたデータをそのまま3Dプリントすることができないケースもありますが、精度の高い3Dモデルのデータを作ることが可能です。
たとえば、3Dデータを取り込んでモデルをCGで変化させたり、フレームを変形させたりして動きをつけたり、3DCADでのリバースエンジニアリングにも活用できます。

3Dプリンター対応のデータファイル形式

3Dプリンター用のデータは、対応したファイル形式（拡張子）のデータファイルが必要です。
ソフトウェアやツールによっては、作成したデータのファイル形式を変換しなければなりません。

3DCADソフトや3DCGツールなどを使って作成したデータは、ソフトやツールの種類によってファイル形式が異なります。そのため、使用する3DCADまたは3DCGソフトウェアから、3Dプリンター用のファイル形式として書き出し（エクスポート）する必要があります。

一般的なファイル形式には、以下3つのタイプがあります

◆STLファイル（.stl）：多くの3Dプリンターで利用されている一般的なファイル形式
◆OBJファイル（.obj）：主にカラーの3Dプリンターに利用されるファイル形式
◆3MFファイル（3mf）：3Dプリントでの製造に必要な付随情報まで保管できる新しいファイル形式

使用している3DCADや3DCGソフトウェアがSTLファイルやOBJファイルに対応していない場合があります。
その場合は、他の3DCADや3DCGソフトにデータを移行し、STLやOBJとして書き出します。

このとき使用するのが中間ファイル形式と呼ばれる、ソフトウェア間で相互に読み出し可能な汎用フォーマットです。
中間ファイルの拡張子には、以下のようなものが挙げられます。

【3DCAD】
◆STEPファイル（.stp/.step）：国際規格（ISO）で定められているファイル形式
◆IGESファイル（.igs/.iges）：米国国家規格協会 （ANSI） で策定されているファイル形式
◆Parasolidモデルパーツファイル（.x_t/.x_b）：米国の「Unigraphics Solutions（現 米 Siemens PLM Software）」 が開発したファイル形式

【3DCG】
◆VRMLファイル（.wrl）：1994年にVer.1が策定された、カラー情報を持った3Dファイル形式
◆PLYファイル（.ply）：Greg Turk とスタンフォード グラフィックス ラボによって開発されたファイル形式

3Dプリンター用データでモノを造形する流れ

3Dプリンターは、データ作成やファイル形式の変換を経て造形を行います。
3Dプリンター用のデータを利用してモノを造形する簡単な流れは以下のとおりです。

1.データの作成と準備：3DCADソフトや3DCGツールを利用してデータを作成する。
あるいは、配布されているデータを準備する。
2.データの検証や出力：作成したデータが3Dモデルとして立体的に造形できるか（「厚み」や「閉じ」など）を検証して、不備がないことを確認したらデータを出力（プリント）する。
3.ファイル形式の変換：作成したデータのファイル形式をSTLやOBJのファイル形式に変換する。
4.3Dプリンターでのプリント：作成したデータを基に、3Dプリンターで3Dモデルをプリントする。
3Dプリンターの他に、造形用の材料などが必要。
5.後処理：3Dモデルのプリントが完了したら、造形物に付着しているサポート材の除去、研磨や塗装などの加工をする。

造形物の完成度は、最初に作成するデータや3Dプリンター本体などに大きく左右されます。

3Dプリンターのデータ作成は造形物に適した方法を選択しよう！

3Dプリンターで何かを造形するには、設計図となるデータが必要です。
データの作成方法はいくつかありますが、3DCADソフトや3DCGツールを使うのが一般的でしょう。
データ作成が難しいという場合は、データの配布サイトからダウンロードしてみるのも一つの手段です。
データ作成に3Dスキャナーを利用する方法もありますので、作成する造形物や3Dプリンターを使う環境などを考慮して、データ作成方法を選びましょう。

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