複雑な3Dモデルの制作やデザインの最適化に何時間もかけたのに、3Dプリント中に崩れたり、形がゆがんだりしてしまう場面を想像してみてください。
オーバーハングが垂れ下がり、ブリッジがたわみ、細かなディテールのシャープさも失われてしまいます。3Dプリントでサポートのないデザインを扱う際、多くのユーザーが直面する一般的な悩みです。
しかし、適切にサポート構造を使用すれば、この問題は簡単に解決できます。
この詳しいガイドでは、3Dプリントのサポートについて知っておきたい内容をすべて解説します。サポート構造の追加方法、使用するタイミング、造形物を傷つけずに取り除くための最適な方法まで紹介します。
さらに、作業を効率化し、不要な傷や跡のないきれいな造形物に仕上げるために役立つツールも紹介します。
このガイドを読み終える頃には、サポート構造によって造形物の見た目と安定性を保ちながら、複雑なデザインにも自信を持って取り組めるようになります。
3Dプリントのサポート構造とは？
サポートがなければ、多くの造形物—特に複雑な形状を持つもの—は自重で崩れたり、3Dプリント中に変形したりする可能性があります。
サポート構造は3Dプリント中の足場として機能し、本来なら空中に浮いた状態になるレイヤーを支える土台となります。造形が完了したらサポートを慎重に取り除き、モデル本体をそのまま残します。
サポート構造が必要な理由
ほとんどの3Dプリンターは、材料をレイヤーごとに積み重ねて造形します。たとえばFDM方式の3Dプリントでは、新しいレイヤーはその下のレイヤーによって支えられる必要があります。しかし、モデルに大きなオーバーハング—直接支えられず外側に張り出した部分—がある場合、重力の影響で材料が垂れ下がったり崩れたりする可能性が高くなります。
垂直方向から45度を超えるオーバーハング、10mmを超えるブリッジ、多数の細くサポートされていない部分を含む複雑なデザインは、いずれもサポート構造が必要になりやすい代表的なケースです。たわみや造形失敗を防ぐには、サポートの追加が重要です。
3Dプリントでサポート構造を使用するタイミング
3Dプリントでは、いつサポートを追加すればよいのでしょうか。適切なタイミングを把握しておけば、時間や材料を節約し、多くの手間を減らせます。サポートの追加が不可欠となる一般的なケースは次のとおりです。
45度を超えるオーバーハング。 モデルのうち、垂直方向から45度を超えて張り出す部分には、サポートが必要になる可能性があります。理由は単純で、重力です。45度を超える角度では材料が垂れ下がったり崩れたりしやすくなり、造形物全体の構造が損なわれることがあります。
10mmを超えるブリッジ。 3Dプリントにおけるブリッジとは、2点間をまたぐ水平構造です。ブリッジが10mmを超えると、材料がたわみ始める可能性が高くなります。冷却を強めるなどの設定によってサポートが不要になる場合もありますが、長いブリッジは通常、3Dプリント中の形状を維持するために下側へ足場となるサポートが必要です。
不規則な形状や複雑なジオメトリ。 中空部分やサポートのないアイランドなど、多数の複雑な形状を含むデザインには、ほとんどの場合サポートが必要です。特に、3Dプリント中の安定性が極めて重要な建築模型や精細なミニチュアで該当します。適切なサポートがない複雑な構造では、造形途中にパーツがずれたり、たわんだり、場合によっては折れて脱落したりすることがあります。
中空の造形物。 中空オブジェクトを3Dプリントする場合は、造形中に内側の表面を安定させるため、サポートの追加が不可欠です。こうしたサポートにより、モデル内部の変形や崩壊を防ぎ、全体の形状と完全性を維持できます。
たとえば、精細な建築模型を制作する場合、そのデザイン特有のシャープなエッジやすっきりしたラインを維持するため、サポートを配置する位置を慎重に計画する必要があります。3Dプリント用ファイル形式の違いが、デザインに必要なサポートへどのように影響するか気になる場合は、ファイル形式とその用途について こちらで詳しく確認できます。
3Dプリントにサポートを追加する方法
サポートの追加は通常、スライスソフトで行います。 Chitubox、 ideaMaker、 PrusaSlicer などの一般的なソフトウェアには、モデルの形状に基づいてサポート構造を自動生成するツールが搭載されています。ただし、効率的できれいな造形を実現するには、サポートのカスタマイズ方法を理解することが重要です。
自動生成と手動生成の違い
自動サポート： ほとんどのスライスソフトには、自動でサポートを生成する機能があります。サポートが必要なモデル部分を特定し、プリセットされたパラメーターに基づいて追加します。モデルを正常に造形するための最も速く簡単な方法です。ただし、自動サポートは必ずしも完璧ではなく、不要な構造まで追加され、造形時間や材料コストが増える場合があります。
手動で追加すると、より細かく制御できます。
手動サポート生成： より細かく制御したい場合は、スライスソフト上でサポートを手動配置できます。材料の使用量を抑えたい場合や、造形後に清掃しにくい部分へのサポートを避けたい複雑なモデルで特に役立ちます。
このカスタマイズは、 Phrozen Sonic Mini 8K のようなレジン3Dプリンターを使用する場合に特に重要です。レジンによる造形は細かなディテールに優れていますが、サポートが造形物に跡を残し、品質を損なう場合があります。手動サポートを使用すれば、完成後の表面への影響が最小限になる位置を選んで配置できます。
3Dプリント用サポート構造の種類
サポート構造にはいくつかの選択肢があります。どのタイプを選ぶかは、主にモデルの複雑さと使用する材料によって決まります。最も一般的な2種類を紹介します。
格子状サポート。 オーバーハングやブリッジをしっかり支える、格子状の構造です。格子状サポートは強度と信頼性が高いため、最も一般的に使用されています。ただし、材料を多く使用する傾向があり、特に狭い場所では取り外しにくい場合があります。また、造形物との接続部分に跡が残ることも少なくありません。
ツリー状サポート。 その名のとおり、木の枝がモデルのさまざまな部分へ伸びているような形状のサポートです。格子状サポートより材料の使用量が少なく、取り外しも簡単なため、複雑なディテールを持つ有機的な形状に適しています。ただし、大きく平らなオーバーハングでは格子状サポートほど安定しません。
プロのヒント。 サポートをさらに簡単に取り外したい場合は、Phrozen Sonic Saberの使用を検討してください。毎秒35,000回を超える振動による超音波切断機能を備え、複雑なサポート構造でも素早く切断できます。高い精度により、跡を残さず狭い場所のサポートを取り除けるため、モデルの細かなディテールを維持できます。以下の動画でその実演をご覧ください。
サポート構造を減らすためのデザイン最適化
サポートが必要になる場合はありますが、使用量を抑えることで、時間や材料、後処理の手間を削減できます。サポートの必要性を減らすためのデザイン上のポイントを紹介します。
モデルの向きを変更する： スライサー上でモデルの向きを変えるだけで、必要なサポートを大幅に減らせる場合があります。たとえば、最も大きな平面をビルドプレートに接するように配置して造形すると、オーバーハングを減らせます。
エッジに面取りを加える： モデルに急角度のオーバーハングがある場合は、エッジに面取りを加えることを検討してください。面取りとは角度を付けてエッジを削る形状で、オーバーハングの角度を緩やかにし、サポートなしで造形できるようにします。
ブリッジや柱を追加する： サポートのような構造をデザインへ直接組み込める場合もあります。たとえば、柱を追加したり、小さなブリッジでオーバーハング同士をつないだりすると、追加のサポートを減らせます。
取り外しやすいサポート材料を使用する： 3Dプリンターがデュアルエクストルージョンに対応している場合、サポートを別の取り外しやすい材料で造形できます。たとえば、水に溶けるPVAを使用できます。これにより、モデルを傷つけず、表面へのダメージも残さずにサポートを除去できます。
3Dプリント用の造形物をデザインすることに興味がある場合は、 3Dモデルの作成 に関するブログもぜひご覧ください。専門的なヒントやテクニックをまとめています。
3Dプリントのサポートを取り除く方法
サポートの除去は、細かなディテールを持つ繊細なモデルでは特に難しい場合があります。造形物を傷つけずにサポートを取り除くための、最も効果的な方法を紹介します。
ペンチやニッパー。 FDM方式の造形物では、ラジオペンチやニッパーといったシンプルな工具が格子状サポートの除去に効果的です。表面へのダメージを抑えるため、サポートを慎重につかみ、モデルから離すようにひねって取り外してください。
当社では、 3Dプリント用ツール について詳しく網羅したガイドも公開しています。スピーディーでスムーズな3Dプリント作業を実現したい場合は、ぜひご覧ください。
超音波切断。 レジンモデルなど、精密な作業が求められる造形物にはPhrozen Sonic Saberが最適です。超音波ブレードにより、届きにくい場所でも繊細な造形表面を傷つけることなく、サポートをきれいに切断できます。
研磨。 サポートを取り除いた後、接続されていた部分に粗い箇所が残ることがあります。細目のサンドペーパー（220-1200 grit）で水研ぎすると、その部分を滑らかにして、造形物を磨き上げたような仕上がりにできます。
溶解性サポート。 PVAのような水溶性サポート材料を使用した場合は、サポートを水に溶かして、造形物には触れずに除去できます。従来の除去方法ではダメージを与える可能性がある複雑なモデルで特に有効です。
一般的なレジン造形の失敗、特にサポート除去に関連する問題の修正方法について詳しく知りたい場合は、詳しい トラブルシューティングガイド をご覧ください。
まとめ：3Dプリントのサポートを使いこなす
複雑なモデルや精細なデザインを扱う場合、3Dプリントのサポートを使いこなすことは不可欠です。サポート構造は必要悪と見なされることもありますが、造形を成功させるうえで重要な役割を果たします。適切なツールやテクニックを使用し、デザインを工夫すれば、必要なサポートを減らし、モデルを最適化しながら、サポートをきれいかつ効率的に除去できます。
高精度なプロトタイプでも、大型で複雑なモデルでも、 Phrozen Sonic Saber や Phrozen Cure Beam などのツールを活用することで、きれいでプロフェッショナルな仕上がりと、傷や欠陥のない造形を実現しやすくなります。
