はじめに
3Dプリンターは**アイデアを物理的なオブジェクトに変えるツール**です。Arduinoケース、ドローン部品、キーキャップ、フィギュア——想像したものを作ることができます。この記事ではモデリングから出力まで全工程を整理します。
3Dプリンターの種類
FDM vs SLA vs SLS
| 項目 | FDM | SLA（レジン） | SLS |
| ------------ | -------------------------- | ---------------------------- | -------------------- |
| 原理 | フィラメントを溶かして積層 | UVでレジンを硬化 | レーザーで粉末を焼結 |
| 解像度 | 100〜400μm | 25〜100μm | 80〜120μm |
| 材料 | PLA、PETG、ABS、TPU | UVレジン | ナイロン、PA12 |
| 価格（入門） | 2〜5万円 | 3〜6万円 | 50万円以上 |
| 後処理 | サポート除去、ヤスリ | 洗浄＋後硬化が必須 | 粉末除去 |
| 用途 | ケース、部品、試作品 | フィギュア、ジュエリー、歯科 | 産業部品、少量生産 |
| おすすめ機種 | Bambu Lab A1 mini | Elegoo Saturn 4 | -（産業用） |
FDMフィラメント比較
| フィラメント | 温度 | ベッド | 強度 | 特徴 |
| ------------ | ---------- | ------ | ------ | ---------------------------------- |
| PLA | 190〜220°C | 60°C | 中程度 | 最も簡単、環境に優しい、臭い少ない |
| PETG | 220〜250°C | 80°C | 高い | 耐薬品性、透明可能、実用的 |
| ABS | 230〜260°C | 100°C | 高い | 耐熱性、収縮大、換気必須 |
| TPU | 210〜230°C | 50°C | 柔軟 | ゴムのように柔軟、スマホケース |
| ASA | 240〜260°C | 100°C | 高い | 紫外線耐性、屋外使用 |
Part 1：Fusion 360モデリング
基本ワークフロー
1. Sketch（2D図面）
├── Rectangle、Circle、Line
├── Dimension（寸法拘束）
└── Constraint（水平、垂直、対称）
2. 3D変換
├── Extrude（押し出し）：2Dに3D高さを付与
├── Revolve（回転）：2Dを軸中心に回転
├── Loft（ロフト）：2つのプロファイル間を接続
└── Sweep（スイープ）：パスに沿ってプロファイルを移動
3. 修正
├── Fillet（フィレット）：角を丸める
├── Chamfer（面取り）：角を削る
├── Shell（シェル）：中を空にする
├── Mirror（ミラー）：反対側に複製
└── Pattern（パターン）：円形/直線の繰り返し
4. エクスポート
└── STLまたは3MF（スライサー用）
Arduinoケース作成例
Fusion 360の手順：
1. 新規スケッチ（XY平面）
2. Rectangle：70mm × 55mm（Arduino Unoサイズ＋余裕）
3. Extrude：25mm高さ
4. Shell：壁厚2mm（上面開放）
5. スケッチ（内壁）：USBポート穴（12mm × 11mm）
6. Extrude Cut：USB穴を貫通
7. スケッチ（底面）：マウント穴4つ（M3、φ3.2mm）
8. Extrude Cut：穴を貫通
9. Fillet：外部エッジ3mm
10. フタ：新規Body → スケッチ72mm × 57mm → Extrude 2mm
→ 内部突起1.5mm（はめ込み式）
11. Export → STL（High Resolution）
3Dプリント設計ルール
設計ルール（FDM基準）：
├── 最小壁厚：1.2mm（ノズル0.4mm × 3ライン）
├── 最小穴径：2mm
├── はめ込み公差：+0.2〜0.3mm（きつめ：+0.1mm）
├── ネジ穴：-0.2mm（M3 = φ2.8mmでモデリング）
├── オーバーハング：45°以下（サポート不要）
├── ブリッジ：最大50mm（サポート不要）
├── 最小ディテール：0.4mm（ノズル径）
├── テキスト突出：最小0.6mm
├── スナップフィット：フック1mm＋ギャップ0.3mm
└── 45°ルール：45°以上の傾き → サポートが必要
Part 2：OpenSCAD（コードで3Dモデリング）
// 開発者に最適！コードで3Dモデルを生成
// Arduinoケース（パラメトリック）
board_w = 68.6; // Arduino Unoサイズ
board_h = 53.3;
board_d = 15; // 部品高さ
wall = 2; // 壁厚
clearance = 0.5; // はめ込み公差
// 本体
difference() {
// 外部ボックス
rounded_box(
board_w + wall*2 + clearance*2,
board_h + wall*2 + clearance*2,
board_d + wall,
r = 3
);
// 内部空間
translate([wall, wall, wall])
cube([board_w + clearance*2, board_h + clearance*2, board_d + 1]);
// USBポート穴
translate([-1, wall + 10, wall + 3])
cube([wall + 2, 12, 11]);
// 電源ジャック穴
translate([-1, wall + 30, wall + 2])
cube([wall + 2, 10, 12]);
}
// M3マウント穴
mount_positions = [[14, 2.5], [15.3, 50.7], [66.1, 7.6], [66.1, 35.6]];
for (pos = mount_positions) {
translate([pos[0] + wall + clearance, pos[1] + wall + clearance, 0])
cylinder(d = 3.2, h = wall, $fn = 20);
}
// モジュール：丸角ボックス
module rounded_box(w, h, d, r) {
hull() {
for (x = [r, w-r], y = [r, h-r])
translate([x, y, 0]) cylinder(r = r, h = d, $fn = 30);
}
}
// CLIでSTL生成：
// openscad -o case.stl case.scad
OpenSCADコア文法：
├── cube([x,y,z]) — 直方体
├── cylinder(d, h) — 円柱
├── sphere(r) — 球
├── translate([x,y,z]) — 移動
├── rotate([x,y,z]) — 回転
├── scale([x,y,z]) — スケール
├── difference() — A - B（引き算）
├── union() — A + B（合体）
├── intersection() — A ∩ B（交差）
├── hull() — 凸包
├── linear_extrude(h) — 2D → 3D押し出し
└── rotate_extrude() — 2D → 3D回転
Part 3：スライサー設定
主要パラメータ
Cura / PrusaSlicer 共通設定：
レイヤー高さ：
├── 0.12mm：高品質（遅い、フィギュア用）
├── 0.20mm：標準（一般部品）
├── 0.28mm：超高速（試作品、テスト）
└── ルール：ノズル径の25〜75%（0.4mmノズル → 0.1〜0.3mm）
壁/上下厚：
├── 壁ライン数：3〜4（1.2〜1.6mm）
├── 上/下レイヤー：4〜5（0.8〜1.0mm）
└── 強度が必要なら壁を増やす
インフィル（充填）：
├── 10〜15%：装飾用（弱い）
├── 20〜30%：一般部品（標準）
├── 40〜60%：機械部品（強い）
├── 100%：ソリッド（最強、遅い）
└── パターン：Grid（標準）、Gyroid（強度/柔軟性）、Lightning（高速）
サポート：
├── オーバーハング角度：45°（デフォルト）
├── サポート密度：10〜15%（デフォルト）
├── サポートZ距離：0.2mm（除去しやすい）
└── ツリーサポート：複雑なモデルにおすすめ
速度：
├── 外壁：30〜50mm/s（品質）
├── 内壁：60〜80mm/s
├── インフィル：80〜150mm/s（速度）
├── 移動：150〜250mm/s
└── Bambu Lab：300mm/s以上（加速度20000mm/s²）
温度：
├── PLA：ノズル200°C、ベッド60°C
├── PETG：ノズル235°C、ベッド80°C
├── ABS：ノズル245°C、ベッド100°C（エンクロージャー必須！）
└── 最初のレイヤー：+5°C、速度50%（定着力）
G-codeの基礎
; 3Dプリンターの命令 = G-code
G28 ; ホームポジション（原点）
G29 ; オートレベリング
M104 S200 ; ノズル温度200°C設定
M140 S60 ; ベッド温度60°C設定
M109 S200 ; ノズル温度到達まで待機
M190 S60 ; ベッド温度到達まで待機
G1 X50 Y50 F3000 ; X50 Y50に移動（3000mm/min）
G1 Z0.2 F300 ; Z 0.2mm（最初のレイヤー高さ）
G1 X100 E10 F1500 ; X100に移動しながら10mm押し出し
G1 Y100 E20 ; Y100に移動しながら追加押し出し
M106 S128 ; ファン50%（0〜255）
M84 ; モーター無効化
M104 S0 ; ノズルヒーターオフ
トラブルシューティング
問題 → 原因 → 解決：
最初のレイヤーが定着しない：
→ ベッドレベリング / ノズルが高すぎる
→ Zオフセットを下げる、ベッド温度を上げる、接着剤を使用
糸引き（Stringing）：
→ リトラクション不足
→ リトラクション距離6mm以上、速度40mm/s以上、温度を下げる
レイヤー剥離（分離）：
→ レイヤー接着不良
→ 温度を上げる、ファン速度を下げる、エンクロージャーを使用
エレファントフット：
→ 最初のレイヤーの押し付けすぎ
→ Zオフセットを上げる、最初のレイヤーフロー90%
詰まり（Clogging）：
→ ヒートクリープ / 不純物
→ コールドプル、ノズル交換、PTFEチューブ点検
**Q1.** FDMとSLAの主な違いは？
||FDM：フィラメントを溶かして積層（100〜400μm）、低価格、大型出力可能。SLA：UVでレジンを硬化（25〜100μm）、高解像度、フィギュア・歯科用。FDMは機能部品、SLAは精密モデル向き||
**Q2.** レイヤー高さ0.12mmと0.28mmのトレードオフは？
||0.12mm：高品質、レイヤーラインが見えない、出力時間2.3倍。0.28mm：高速、レイヤーラインが見える、強度はほぼ同等。ノズル径（0.4mm）の25〜75%の範囲||
**Q3.** オーバーハング45°ルールとは？
||45°以上傾いた面は下の支えなく空中に出力されるため垂れが発生。45°以下なら前のレイヤーが十分に支持。45°超過時はサポートが必要||
**Q4.** OpenSCADのdifference、union、intersectionの違いは？
||difference：AからBを引く（穴）。union：AとBを合体。intersection：AとBの交差部分のみ残す。CSG（Constructive Solid Geometry）方式||
**Q5.** インフィルパターンでGyroidが優れている理由は？
||全方向に均一な強度、柔軟性、レジン・水の排出可能（非ソリッド）。Gridに比べて等方性強度が優れ、印刷中の振動も少ない||
クイズ
Q1: 「3Dプリンターモデリング完全ガイド — Fusion
360からスライサー、出力まで」の主なトピックは何ですか？
3Dプリンティングのすべて — Fusion
360モデリング、OpenSCADパラメトリック設計、スライサー（Cura/PrusaSlicer）設定、FDM/SLA比較、実践プリントのコツまで。
FDM vs SLA vs SLS FDMフィラメント比較
基本ワークフロー Arduinoケース作成例 3Dプリント設計ルール
Q1. FDMとSLAの主な違いは？ Q2. レイヤー高さ0.12mmと0.28mmのトレードオフは？ Q3.
オーバーハング45°ルールとは？ Q4. OpenSCADのdifference、union、intersectionの違いは？ Q5.
インフィルパターンでGyroidが優れている理由は？
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