大型3Dプリンタとは？工業用大型3Dプリンタの用途と導入メリット

概要：
大型3Dプリンタを活用することで、製造業では実寸大の試作品、治具・固定具、型、最終製品部品などを造形できます。また、大型部品の一体造形だけでなく、1回の造形で複数の部品を製作することで、生産性の向上や部品単価の低減も期待できます。

本記事では、FDM、SLA、SAF™、PolyJet™の各方式について、造形サイズ、対応材料、生産性などの違いを比較します。大型の一体部品を造形する場合から、多数の部品を効率的に製作する場合まで、用途、材料、必要な造形サイズ、生産目標に応じた選定方法をご紹介します。

大型3Dプリンタで造形する様子は、建物が一層ずつ立ち上がっていく光景にも似ています。こうした産業用3Dプリンタは、分割や接合を行わずに、実寸大の部品や試作品を一体で造形できます。大型部品を必要とする製造現場にとって、大きなメリットとなります。

大型3Dプリンタの用途は、大型の一体部品だけではありません。広い造形領域に複数の小型部品を配置し、1回の造形でまとめて製作することも可能です。これにより、生産性を高め、部品単価を抑え、複数部品を必要とする製造工程のリードタイムを短縮できます。

一方で、「大型3Dプリンタは造形に時間がかかる」「導入コストが高い」「大型部品にしか使用できない」といったイメージを持たれることもあります。しかし、実際には、大型部品の一体造形から複数部品の同時造形まで、幅広い用途に対応できます。運用方法や対象部品によっては、小型機を複数台使用する場合よりも高いコスト効率が得られる可能性もあります。

本記事では、次のような疑問にお答えします。

大型3Dプリンタと標準的な3Dプリンタの違いは何か
用途に適した造形方式をどのように選べばよいか
大型3Dプリンタには十分な費用対効果があるか
どのような業界や用途に適しているか
どの大型3Dプリンタが自社のニーズに適しているか

大型3Dプリンタとは？

大型3Dプリンタとは、大型部品の造形や、複数部品の同時造形に対応できる広い造形領域を備えた3Dプリンタです。一般的には、300 × 300 × 300 mm以上の造形サイズを備えたシステムが大型3Dプリンタとされることがあります。産業用3Dプリンタの中には、1,000 mmを超える方向寸法を持つシステムもあります。

大型部品だけじゃない：1回の造形でより多くの部品を製作

複数部品のネスティングとは、1つの造形領域内に複数の部品を効率よく配置する手法です。造形領域を有効に活用することで、材料の無駄を抑え、生産性を高めることができます。このため、大型3Dプリンタは、大型のモデルや部品を製作する企業だけを対象とした設備ではありません。

生産性の向上： 複数の小型部品を1回の造形にまとめることで、効率的な一括造形が可能になります。
コスト削減： 1回の造形でより多くの部品を製作できるため、部品単価の低減や設備の待機時間の削減につながります。
材料使用量の最適化： 部品の形状や造形方式に応じて効率よく配置することで、サポート材や材料廃棄量を抑えられます。

大型3Dプリンタと標準3Dプリンタの違い

大型3Dプリンタのメリットは、大型部品を造形できることだけではありません。造形領域の広さを活用することで、生産能力や運用効率の向上も期待できます。

広い造形領域： 大型部品を分割せずに一体で造形できるため、接着や組み立てにかかる工程を削減できます。接合部を減らすことで、部品の強度や寸法精度の向上にもつながります。
製造業向け材料への対応： エンジニアリングプラスチックや高性能ポリマーなど、強度、耐久性、耐熱性を備えた材料に対応するシステムがあります。
最適化された造形工程： 造形方式や装置によっては、造形条件の最適化や自動化機能により、効率的な生産が可能です。
高い生産性： 1回の造形で複数の部品を製作することで、部品単価を抑え、全体の生産効率を高められます。

大型3Dプリンタの仕組みとと造形方式の選び方

大型3Dプリンタは、すべてが同じ方式で造形するわけではありません。造形方式によって、対応できる部品サイズ、造形速度、材料、表面品質、生産性、費用対効果が異なります。

大型の一体部品を造形したい場合と、多数の部品を効率よく生産したい場合では、適した方式が異なります。用途、求める品質、材料、生産数量を踏まえて選定することが重要です。

以下では、大型部品の造形や複数部品の一括造形に対応する、ストラタシスの主な造形方式と3Dプリンタをご紹介します。

FDM方式：大型の機能部品、治具・固定具に適した造形方式

主な用途： 大型の産業用試作品、治具・固定具、耐久性が求められる最終製品部品
材料： ABS、ASA、PCなどのエンジニアリングプラスチック、カーボンファイバー強化材料
造形サイズ： 機種により最長1,000 mm
大型部品におけるメリット： 従来は分割造形と組み立てが必要だった大型部品を、一体で造形できます。接合箇所を減らすことで、作業工程の削減と構造強度の向上につながります。
複数部品の造形： 造形領域内に複数の中型・大型部品を配置できるため、治具・固定具、機能試作品などの一括造形に適しています。

ストラタシスの主な大型 FDM 3Dプリンタ

- F870： 1,000 × 610 × 610 mm。大型の産業用試作品、治具・固定具、型などの造形に適しています。
- F900： 914 × 610 × 914 mm。大型で高強度な部品の造形に対応し、航空宇宙、自動車、製造業など、要求の厳しい用途に適しています。
- F3300： 600 × 600 × 800 mm。4基のエクストルーダーを搭載した、高い生産性を特長とするFDM 3Dプリンタです。オペレーターによる作業や材料交換に伴う停止時間の削減を支援します。
- Fortus 450mc： 406 × 355 × 406 mm。幅広い材料に対応し、自動車、航空宇宙、製造用治工具などの用途に適しています。

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ステレオリソグラフィ（SLA）：高精細な試作品に適した造形方式

主な用途： 大型試作品、マスターパターン、高精細モデル
材料： 光硬化性樹脂
造形サイズ： 機種により最大800 mm
大型部品におけるメリット： 大型部品でも滑らかな表面と微細なディテールを再現できます。デザイン検証用試作品、型、鋳造用マスターパターンなどに適しています。
複数部品の造形： 1つの造形槽内で複数の部品を同時に造形できるため、精密モデルやマスターパターンの一括造形にも活用できます。

ストラタシスの主な SLA 大型3Dプリンタ：

- Neo800S： 800 × 800 × 600 mm。大型の試作品やマスターパターンを高い表面品質で造形できます。
- Neo450： 450 × 450 × 400 mm。設置面積を抑えながら、高精度と優れた表面品質を実現する産業用SLA 3Dプリンタです。

SAF™：最終製品部品の量産に適した造形方式

主な用途： 耐久性が求められる最終製品部品の一括造形
材料： ナイロンなどの製造業向け熱可塑性樹脂
造形サイズ： H350では315 × 208 × 293 mm
特長： SAF™方式は、特大の一体部品よりも、造形領域内に多数の部品を効率よく配置する用途に適しています。
複数部品の造形： サポート材を必要とせず、造形領域を立体的に活用して部品を配置できます。多数の部品を効率よく生産できることが大きな特長です。

ストラタシスの SAFプリンタ

- H350： 315 × 208 × 293 mm。厳密には本記事で紹介する大型機種よりも造形サイズは小さいものの、多数の部品を効率よく一括造形できるため、比較対象として掲載しています。

PolyJet™ フルカラー・マルチマテリアル造形

主な用途： デザイン試作品、機能試作品、医療モデル、複数材料を組み合わせた高精細モデル
材料： 硬質材料、軟質材料、フルカラー材料、デジタルマテリアル
造形サイズ： 機種により最大490 mm
大型部品におけるメリット： 特大部品の造形よりも、色、質感、透明性、柔軟性などを再現する高精細なマルチマテリアル造形に適しています。
複数部品の造形： 異なる色、材料、質感を持つ複数のモデルを、1回の造形で製作できます。

ストラタシスの主な PolyJet 大型3Dプリンタ

J850 Prime： 490 × 390 × 200 mm。フルカラーとマルチマテリアルに対応し、実物に近い高精細な試作品を造形できます。
J850 Pro： 490 × 390 × 200 mm。製品設計や機能検証に使用する高精度なエンジニアリング試作品に適しています。
J850 TechStyle： 460 × 360 × 50 mm。最大2 m²の布地に対応し、テキスタイルへのダイレクト3Dプリンティングを実現します。ファッション、自動車内装、産業用テキスタイルなどに活用できます。
J850 Digital Anatomy： 490 × 390 × 200 mm。手術計画、医療トレーニング、医療機器の評価などに使用する、実物に近い解剖モデルを造形できます。

造形方式の比較

造形方式	主な用途	造形サイズ	主な材料	複数部品の造形	大型造形対応
FDM (溶融積層法)	低コスト、大型機能部品、金型	最大900mm	熱可塑性樹脂、複合材料	中～大型部品の並列配置	単一部品に最適
SLA (ステレオリソグラフィ)	滑らかで高精細な試作品	最大800mm	フォトポリマー樹脂	単一樹脂槽内での複数部品同時造形	大型で滑らかな表面のプロトタイプに最適
SAF™ (選択的吸収溶融)	耐久性に優れた量産印刷	最大400mm	工業用グレードの熱可塑性樹脂	最大スループットのための垂直積層部品	大型部品には不向き、中小サイズの大量生産部品に適している
PolyJet™	操作が簡単でシンプル、メンテナンスも少ない。比類のないマルチマテリアルとカラーパーツ	最大500mm	硬質・軟質樹脂、フルカラー樹脂、医療用材料	1回のビルドで異なる色/材料の複数の詳細モデルを造形	大型部品には制限あり、高精細マルチマテリアルビルドに優れる

大型3Dプリンタに関するよくある誤解と懸念

大型3Dプリンタの導入は、設備、材料、運用方法などを含めて検討する必要があります。ここでは、導入時によく挙げられる疑問について解説します。

1．大型産業用3Dプリンタは高価ではないですか

大型産業用3Dプリンタは、用途や機種によって初期導入費用が高額になる場合があります。一方、次のような効果によって、製造工程全体のコスト削減につながる可能性があります。

金型や専用工具にかかる費用の削減
材料廃棄量の削減
試作および製造リードタイムの短縮
分割、接着、組み立て工程の削減
複数部品の同時造形による部品単価の低減

導入費用だけでなく、材料費、工数、外注費、在庫、設備稼働率などを含めた総所有コストで評価することが重要です。

2．大型造形は時間がかかるのではありませんか

造形時間は、部品のサイズ、形状、積層ピッチ、材料、造形方式によって異なります。ただし、大型の一体部品を分割せずに造形することで、接着や組み立てなどの後工程を削減できます。また、広い造形領域に複数部品を配置することで、1回の造形当たりの生産性を高められます。造形時間だけでなく、設計から完成部品を得るまでの工程全体で比較することが重要です。

3．大型3Dプリンタはメンテナンスが大変ではありませんか

産業用3Dプリンタには、定期的な点検や保守が必要です。ただし、必要なメンテナンス内容は、造形方式、機種、材料、使用頻度によって異なります。装置の自動化機能や遠隔監視機能、メーカーや販売代理店のサポート体制なども含めて比較し、自社の運用環境に適したシステムを選ぶことが重要です。

4．大型3Dプリンタは大型部品にしか使用できないのですか

大型3Dプリンタは、大型部品専用ではありません。広い造形領域に複数の小型部品を配置することで、1回の造形でまとめて製作できます。これにより、生産性の向上、部品単価の低減、納期短縮につなげることが可能です。

大型3Dプリンタは投資に値するのか

大型3Dプリンタが適しているかどうかは、製作する部品、必要数量、材料、納期、品質要件によって異なります。

少量生産や試作では、金型を使用せずに設計データから直接部品を製作できるため、コストとリードタイムを抑えられる場合があります。複雑な形状を製作しやすく、設計変更にも迅速に対応できるため、開発サイクルの短縮にもつながります。

導入を検討する際は、装置価格だけで判断せず、外注費、金型費、材料費、作業工数、在庫、後工程などを含めて、現在の製造方法と比較することが重要です。

大型3Dプリンタの主な産業用途

航空宇宙・防衛

軽量部品： 部品の軽量化や形状の最適化により、機体や設備の効率向上を支援します。
風洞試験用モデル： FDMやSLA方式により、空力試験に使用する大型で高精度なモデルを製作できます。
サプライチェーンリスクの低減： 治具・固定具、交換部品、最終製品部品などを必要な場所で製作することで、外部調達への依存を抑えられます。

自動車・モータースポーツ

実寸大の試作品： 大型のデザインモデルや機能試作品を製作し、設計検証を迅速化できます。
治具・固定具： 組み立て、検査、位置決めなどに使用する専用治工具を、必要に応じて製作できます。
カスタム工具： 用途に合わせて設計した工具を短期間で製作し、生産現場の柔軟性向上を支援します。
少量部品： 車両開発、試験、補修、カスタマイズに必要な少量部品を効率的に製作できます。

建築・建設

建築モデル： 大型で複雑な建築模型や意匠モデルを製作できます。
建築ファサード： デザイン性と機能性を組み合わせた複雑な形状の部材製作に活用できます。
型および治工具： 建築部材を製作するための型や補助工具を製作できます。

ヘルスケア・医療機器

解剖モデル： PolyJet™やSLA方式を用いて、手術計画や医療トレーニングに使用する高精細な解剖モデルを製作できます。
医療機器の開発： 医療機器の形状確認、適合性評価、使用性評価に使用するモデルを製作できます。
患者別モデル： 患者のデータに基づいた個別モデルを製作し、術前計画や説明に活用できます。

適切な大型3Dプリンタを選ぶには

大型3Dプリンタを選定する際は、次の点を確認します。

主な用途は何か
試作、治具・固定具、型、少量生産、最終製品部品の量産など、目的を明確にします。
どのような材料特性が必要か
強度、耐熱性、耐薬品性、柔軟性、色、透明性、生体適合性など、必要な特性を整理します。
必要な造形サイズはどの程度か
最大部品寸法だけでなく、1回の造形で製作する部品数も確認します。
どの程度の品質が必要か
寸法精度、表面品質、再現性、機械的特性など、部品に求める要件を設定します。
必要な生産数量はどの程度か
単品、少量、多品種少量、継続的な量産など、生産形態によって適した方式が異なります。
総所有コストはいくらか
装置価格だけでなく、材料費、保守費、作業工数、後処理、設置環境なども含めて検討します。

ストラタシス大型3Dプリンタ比較

プリンタ	技術	造形サイズ（mm）	主な用途	主な利点
F770	FDM	1,000 x 610 x 610 mm	大型産業用プロトタイプおよび治工具	大型造形サイズ、ユーザーフレンドリーなインターフェース、大型部品にコスト効率が良い
F900	FDM	914 x 610 x 914 mm	航空宇宙、自動車、産業部品	高強度熱可塑性プラスチック、航空宇宙用認定材料、一貫した精度
F3300	FDM	600 x 600 x 800 mm	高スループット、産業用グレードの生産	高生産性、多色対応（4エクストルーダー）、最小限の操作労力
Neo800	SLA	800 x 800 x 600 mm	高精細大型試作モデル	優れた表面仕上げ、微細な特徴、大規模なマスターパターン
Neo450	SLA	450 x 450 x 400 mm	高精細大型プロトタイプ	卓越した表面仕上げ、微細なディテール、コンパクトな設置面積
Fortus 450mc	FDM	406 x 355 x 406 mm	25種類以上の材料オプションによる多様な用途	産業用から高性能材料まで対応、要求の厳しい用途に最適
H350	SAF	315 x 208 x 293 mm	大量生産の最終用途部品
J850 Prime	PolyJet	490 x 390 x 200 mm	マルチマテリアル、フルカラーのプロトタイプ。クリーンな環境への影響と持続可能性	リアルなモデル、単一プリントでの複数材料対応、医療・民生用途
J850 Pro	PolyJet	490 x 390 x 200 mm	高度なプロトタイピング材料	エンジニアリングプロトタイプ、製品設計、自動車
J850 TechStyle	PolyJet	最大²m²の布地に460 x 360 x 50 mm	ダイレクト・トゥ・テキスタイル 3D プリンティング	ファッション、自動車内装、工業用テキスタイル
J850 Digital Anatomy	PolyJet	490 x 390 x 200 mm	生体適合性材料	医療トレーニング、手術計画、デバイス試験

視覚的な比較をご希望ですか？ストラタシスのプリンタを造形容積で比較したこの図をご覧ください。

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大型3Dプリンタは自社に適しているか

大型3Dプリンタの選定では、単に「大きな部品を造形できるか」だけでなく、用途、材料、品質、生産数量、運用コストを総合的に評価することが重要です。

大型で高強度な部品を造形したい場合： FDM方式は、製造業向けの熱可塑性樹脂を使用した大型一体部品の造形に適しています。
滑らかで高精細な試作品を製作したい場合： SLA方式は、優れた表面品質と微細形状の再現に適しています。
多数の最終製品部品を効率よく生産したい場合： SAF™方式は、造形領域を効率よく活用した一括造形に適しています。
フルカラーやマルチマテリアルのモデルを製作したい場合： PolyJet™方式は、色、質感、透明性、柔軟性などを組み合わせた、実物に近いモデルの造形に適しています。

ストラタシスは、大型一体部品の造形、高精細な試作品、多数の部品の一括造形、フルカラー・マルチマテリアルモデルなど、さまざまな用途に対応する産業用3Dプリンタを提供しています。

執筆者

Effy Shafner

コンテンツマーケティングライター

Effy Shafnerは、ストラタシスのコンテンツマーケティングライターです。電気工学の学位を持ち、テクニカルマーケティングコンテンツの制作に10年以上携わっています。業界向けプラットフォームの記事、企業ブログ、技術文書など、幅広いコンテンツを執筆してきました。現職以前は、レーザー計測機器に関する研究開発プロジェクトに携わり、レーザーの特性や測定方法に関するブログ記事を執筆していました。複雑な技術テーマを、読者にとって親しみやすく、分かりやすい内容にすることを得意としています。

大型3Dプリンタ完全ガイド