カラーでパーツを3Dプリントしたいですか？それとも鮮やかなマルチカラーパーツを作成したいですか？
過去数年間で、カラーで3Dプリントするための複数の新しい方法が登場し、新しい3Dプリンタがより利用しやすくなり、デザイナーやモデルメーカー、または愛好家がさまざまな色のオブジェクトを作成できるようになりました。

本コラムでは、カラーで3Dプリントパーツを作成するために使用できるいくつかの手法と、カラー3Dプリントの技術とアプリケーションについて詳しく説明します。

カラー3Dプリントのオプション

カラーミキシングからカラーマッチング、フルカラー3Dプリント、3Dプリント部品の塗装や水路図まで、カラーで3Dプリント部品を製造するためのいくつかのオプションがあります。

ダイレクトカラーおよびカラーミキシング3Dプリント

マルチカラー3Dプリントとも呼ばれるダイレクトカラーは、さまざまな色で3Dプリントされたパーツを作成するための最も基本的な方法です。
これには、色付きの原材料をプリンタにロードすることが含まれており、最も一般的な方法は、熱溶解積層法（FDM）テクノロジーを使用する3Dプリンタでカラーフィラメントを使用することです。
このテクノロジーは、フィラメントを溶かしてプリンターベッドに堆積させます。

カラーでのFDM3Dプリント（出典：3Dnatives）

FDM 3Dプリンタは、プリンタを同時に通過するフィラメントの数に応じてカラーフィラメントを使用し、単色でデュアルエクストルーダーを使用して、2色または混色を使用して複数の色とグラデーションで印刷できます。

ダイレクトカラー3Dプリントの利点は、使いやすく手頃な価格であるということです。
ただし欠点は、特定の色調を実現できないこと、最後の部分に目に見えるレイヤーラインが含まれる可能性があることです。
また、FDMプリンタの押出機が多いほど、印刷エラーが発生する可能性が高くなります。

カラーマッチング3Dプリント

ダイレクトカラープリントは既製のカラーオプションのみを提供しますが、カラーマッチングを使用すると、ほぼすべてのカスタムカラーで3Dプリントパーツを作成できます。

さまざまなカスタムカラーのSLA3Dプリントパーツ

Formlabs Color Kitは、ステレオリソグラフィー（SLA）3Dプリント用の最初の統合カラーミキシングソリューションとして、カラー顔料をベース材料に混合し、カスタマイズされたカラー樹脂のフルカートリッジを作成します。次に、SLA 3Dプリントでは、レーザーを使用して着色された樹脂を固化し、滑らかな表面仕上げとほとんど知覚できない層の線を備えた部品を作成します。

カラーキット、SLA3Dプリント用の最初の統合カラーミキシングソリューション

フルカラー3Dプリント

フルカラー3Dプリントは、複数の色のオブジェクトを同時に生成し、任意の色調に一致させ、リアルなパーツを作成するための最も用途の広いカラー3Dプリント方法です。
カラーフィラメントや樹脂とは異なり、フルカラープリントで使用される材料は事前に着色されていません。カラー2Dプリンタと同様に、印刷プロセス中にベース材料に色が追加されます。

バインダー噴射を備えたフルカラーの3Dプリントパーツ（出典：ハブ）

バインダージェットやマテリアルジェットなどの技術により、フルカラーの3Dプリントを作成できます。ただし、これらのプロセスはエントリー価格が高く、ほとんどのユーザーがアクセスできないため、より手頃な価格のフルカラーFDM3Dプリンタを提供しているメーカーは1社だけです。

3Dプリントパーツの塗装

場合によっては、カラー3Dプリントでは、アーティストやデザイナーが目指すディテールや鮮やかな色が不足していることがあります。
単色の3Dプリント部品をアクリルや油、スプレーペイントで塗装すると時間がかかりますが、安価で完全にカスタム化されたソリューションが提供されます。

恐竜の3DプリントされたSLAミニチュアをペイントする前後の比較。

完全に滑らかな仕上げまたは非常に細かい機能が必要なモデルでは、サンディングや下塗り、塗装前の溶剤の使用などの後処理技術が必要になる場合があります。
サンディングは表面の欠陥を減らし、プライマーは小さな亀裂や穴を埋めます。さらに、一部の3Dプリント部品では、塗装前にプライマーの中間色を減らすためにアンダーコートが必要になる場合があります。

3Dプリント部品のハイドログラフィックス

ハイドロプリント、水圧転写、または水圧転写プリントとしても知られるハイドログラフィックスは、印刷されたデザインを3次元表面に適用するための一般的な方法です。
このプロセスでは、インクジェットプリンタを使用して、ポリビニルアルコールフィルムに画像を印刷します。フィルムは水に沈められ、活性剤の化学スプレーを受けます。
次に、カラーフィルムが伸びてオブジェクトに付着し、フローティングフィルムにゆっくりと浸されます。

カラー3Dプリントプロセス

カラープリントで最も使用されている技術は、FDM、SLA、SLS / MJF、バインダージェット、およびマテリアルジェットです。各プロセスの長所と短所を見てみましょう。

FDM

FDM、または熱溶解積層法は、消費者向け3Dプリントで最も一般的で最も安価な技術の1つです。
FDM 3Dプリンタは、熱可塑性フィラメントを溶融して押し出すことで部品を構築します。このフィラメントは、プリンターのノズルが構築領域に層ごとに堆積します。

さまざまな色のFDMプリント用のフィラメント。（出典：All3DP.com）

FDMは主に、単一の押出機プリンタを使用したダイレクトカラープリント、またはデュアルまたは複数の押出機プリンタを使用した混色3Dプリントに使用されます。
FDMは、da Vinci Color3Dプリンタでのフルカラー3Dプリントにも使用できるようになりました。押し出される直前にCMYKインクジェットカートリッジを使用して染色された無色のフィラメントを使用して、カラー2Dプリンタと同様の方法でカラーパーツを生成します。

SLA

SLA（ステレオリソグラフィー3Dプリント）では、レーザーを使用して、光重合と呼ばれるプロセスで液体樹脂を硬化プラスチックに硬化させます。
SLAパーツは、すべてのプラスチック3Dプリント技術の中で最高の解像度と精度、最も鮮明な詳細、および最も滑らかな表面仕上げを備えています。

カラーSLAパーツ、Formlabsカラーキットと標準樹脂で3Dプリント

SLAは、SLA3Dプリント用の最初の統合カラーミキシングソリューションであるFormlabsColor Kitを使用して、ほぼすべてのカスタムカラーとカラーマッチングする可能性を提供します。
滑らかな表面仕上げのおかげで、SLAプリント部品は、後処理や塗装、および水圧転写の適用にも簡単に使用できます。

SLS / MJF

選択的レーザー焼結は、産業用途向けの最も一般的な積層造形技術であり、強力で機能的な部品を製造する能力についてさまざまな業界のエンジニアやメーカーから信頼されています。

染色されたSLS3Dプリントパーツ（出典：ハブ）

SLS 3Dプリンタは、原材料として白、灰色、または黒のナイロン粉末を使用します。
パーツを直接カラーでプリントすることはできませんが、後処理で染色または塗装することができます。

例外はマルチジェットフュージョン（MJF）で、SLSプリンタと同様に機能しますが、一部のMJFプリンタでは粉末層にカラーインクを選択的に塗布できるため、強力なフルカラーの3Dプリントパーツを印刷できます。
ただし、このテクノロジーのエントリー価格は大幅に高くなります。

バインダー噴射

バインダー噴射3Dプリント技術は、SLSおよびMJFプリントに似ていますが、熱の代わりに着色された砂岩材料を結合するために着色された結合剤を使用します。
バインダージェットで製造された部品は、表面が多孔質で非常に脆いため、このプロセスはフルカラーの置物やコンセプトモデルの作成などの静的なアプリケーションにのみ推奨されます。

バインダージェットでプリントされた置物。（出典：Shapeways）（出典：ハブ）

マテリアルジェッティング

マテリアルジェッティング3Dプリンタ、従来のインクジェットプリントとフォトポリマー樹脂の使用を組み合わせて、2Dプリンタと同様にビルドトレイに材料の液滴を堆積させ、UV光によって硬化させます。
このプロセスは無数の色の可能性を提供し、鮮やかな色でフォトリアリスティックなパーツを作成できます。ただし、これらの部品は機械的特性が低く、熱に弱いため、このテクノロジーのエントリー価格はすべてのカラー3Dプリントオプションの中で最も高くなっています。

マテリアルジェットによるカラー3Dプリント（出典：ハブ）

カラー3Dプリントプロセスの比較

カラー3Dプリントのアプリケーション

カラー3Dプリントにより、エンジニアやデザイナー、デジタルモデルを小道具に変える映画製作者、正確な解剖学的モデルを作成する医療専門家などはお金と時間を節約することができます。

プロトタイピング

ラピッドプロトタイピングは、企業がアイデアを現実的な概念実証に変換し、これらの概念を最終製品のように見えて機能する忠実度の高いプロトタイプに進め、一連の検証段階を通じて製品を大量生産に導くのに役立ちます。

birdkidsの開発チームは、SLA3Dプリントを使用してカラーのプロトタイプを作成しました（出典：ハブ）

カラーのコンセプトモデルは、利害関係者にアイデアを示し、ディスカッションを作成し、リスクの低いコンセプト探索を使用して受け入れまたは拒否を促進できます。
後の段階で、色のリアルな外観のプロトタイプは、最終製品がどのように見えるか、およびエンドユーザーがそれとどのように対話するかについてのより良いアイデアを与えることができます。
人間工学、ユーザーインターフェイス、および全体的なユーザーエクスペリエンスは、製品の機能を完全に構築するために多大な設計とエンジニアリングの時間を費やす前に、3Dプリントされた外観のようなプロトタイプで検証できます。

カラーマッチング3Dプリントまたはフルカラー3Dプリントにより、製品開発チームは生産に移行する前に、さまざまな色のオプションを試したり、顧客と調査を行ったりすることもできます。

エンターテイメント

アーティストは、3Dモデリングソフトウェアを使用してリアルで詳細なモデルを作成し、3Dプリントを使用して数時間でそれらを実現します。
SLAのような高解像度の3Dプリントプロセスは、肌の質感など、デザインの最も複雑なパラメーターでも再現できます。

以下のような小道具の巨匠、マーベル映画のためのラッセル・ボビットとオオカミのシリーズによって発生しためジャコ・スナイマンだけでなく、視覚効果（VFX）とデザインスタジオストレンジャー物事のためのアーロン・シムズクリエイティブは、それが大幅に小道具で時間を節約して、技術を採用しています制作とデザインプロセスの創造性を刺激します。作成はより柔軟で流動的になり、小道具やモデルを効率的に作成できます。

ミニチュアとモデル

間違いなく3Dプリントは、モデル作成や卓上ゲーム、収集品、その他の趣味のいずれであっても、カスタムのミニチュアや置物の作成に革命をもたらしました。
フルカラーの3Dプリンタは、愛好家やモデルメーカーにとって予算が不足していることが多いため、従来はモデルを手作業でペイントしていました。カラフルなモデルを作成する最も一般的な方法は、3Dプリント後にモデルをペイントすることです。

たとえば、Modern Life Workshopのアーティストは、3DモデリングデザインとSLA 3Dプリントを組み合わせて、超リアルな有名人の肖像画を作成しています。アーティストは、デジタルフリーハンドスカルプティングソフトウェアZBrushを使用して、コンピューター上で詳細なモデルを作成します。次に、SLA 3Dプリンタでデザインを3Dプリントし、手作業でパーツをペイントします。

Modern Life Workshopのアーティストは、ZBrushと3Dプリントを使用して超リアルな彫刻を作成します

ゲームでは、オンラインコミュニティがダンジョンズ＆ドラゴンズのような卓上ゲームの周りに出現しました。
ゲーマーは3Dプリンタを使用して、3Dプリントされたミニチュアや置物、地形、風景、その他のボードゲームアクセサリーを作成します。
DM-Toysのようなプロのモデル作成会社も、3Dプリントを使用して、カスタムモデルのプロトタイピングと製造サイクルを加速しています。

医療モデル

ヘルスケアでは、放射線技師や外科医、生物医学の専門家は、術前計画や術中の視覚化、および教育のための参照ツールとして使用できる解剖学的特徴の正確な3Dモデルを作成するために、ますます3Dプリントに目を向けています。
3Dプリントにより、医療専門家は他のテクノロジーでは作成できない複雑な詳細を備えた複雑なモデルを作成できます。

SLA 3Dプリントで作成され、アクリルで塗装されたフルカラーの膵臓モデル

非常に詳細なカラーモデルは、各血管または臓器を直接3Dプリントしたり、異なる色でペイントしたりして、教室で簡単に見られる居住者教育プログラムに最適です。
さらに、患者のスキャンデータに基づく患者固有の外科モデルは、今日のパーソナライズされた精密医療の実践においてますます有用なツールになりつつあります。