3Dプリンタのフィラメント計算

実際に押し出される体積はモデルの体積×（外殻の割合＋残りにインフィル率を掛けた分）です。ウォール3本の外殻を24％とすると60×(0.24＋0.76×0.20)＝23.5立方cm、サポート15％を加えて27.0立方cm。密度1.24g/立方cmで33.5g、直径1.75mmの断面で割って11.2mになります。押出量を毎秒3立方mmとすると2.70時間。材料費は3,000円／kgで101円、電気代は120W×31円／kWhで10円、合わせて111円です。

インフィル率と使用量（体積60立方cm・ウォール3本）

主な材料の密度と単価の目安

※参考計算です。製品の仕様・材料の比重・気象条件によって実際の値は変わるため、使用する材料の表示と現場での実測で確認してください。

3Dプリンタのフィラメント計算の詳しい解説

使用量がモデルの体積と一致しないのは、内部を密に詰めないためです。造形物は外側の数本のウォールと天面と底面で形を保ち、内部は格子状の骨組みで支えます。ウォールの本数が増えるほど外殻が占める割合が上がり、インフィル率を下げても使用量はさほど減りません。既定値ではウォール3本で外殻が24％を占めており、インフィルを0にしても体積の四分の一は消費します。

判断が分かれるのは、強度をウォールとインフィルのどちらで確保するかです。曲げに対しては外側の材料が効くため、同じ重量ならインフィルを下げてウォールを増やすほうが丈夫になります。一方で天面の垂れを防ぐには一定のインフィルが要り、薄い天板を持つ形状ではインフィルを下げると表面が波打ちます。用途が構造部品か外観部品かで最適解が変わります。

見落とされやすいのがサポートの扱いです。張り出しのある形状では支えが必要で、その材料はすべて廃棄になります。向きを変えるだけでサポートが半分以下になることも多く、造形の姿勢を検討する価値は大きいといえます。サポートを剥がした跡は表面が荒れるため、見せたい面を上に向ける配置と、材料を減らす配置は両立しないこともあります。

時間の見積もりでは積層ピッチが支配的です。ピッチを半分にすれば層の数は倍になり、印刷時間もおおむね倍になります。仕上がりの滑らかさと時間は直接のかね合いにあり、曲面の多い造形では細かく、平面が主体の造形では粗くという使い分けが実務的です。電気代は材料費に比べれば小さいものの、長時間の造形を繰り返す場合には無視できない額になります。

失敗した場合の損失も計算に入れておく必要があります。造形の途中で剥がれたり、フィラメントが送られなくなったりすると、それまでに使った材料と時間がまるごと無駄になります。長時間の造形ほど損失は大きく、十時間を超える造形では一回の失敗で数百円と一日分の稼働が失われます。初回は小さな試作で設定を確かめ、本番に移るほうが結果として早く済みます。フィラメントは湿気を吸うと造形の品質が落ちるため、乾燥剤とともに密閉して保管し、長く置いたものは乾燥させてから使ってください。

業界・現場での使い方

よくある間違い・注意点

• モデルの体積をそのまま使用量とする — 内部は格子状で密に詰めないため、既定値では体積の4割程度しか使いません。
• インフィル率だけで軽量化を図る — ウォールが占める割合が大きく、インフィルを0にしても外殻の分は消費します。
• サポートの材料を数えない — 張り出しの多い形状では総量の3割を超えることがあり、すべて廃棄になります。
• 積層ピッチと時間の関係を見落とす — ピッチを半分にすると層の数が倍になり、印刷時間もおおむね倍になります。
• 失敗した分を計算に入れない — 長時間の造形では1回の失敗で材料と1日分の稼働が失われます。

関連する規格・公的資料

• 経済産業省 — 産業・製品
• 厚生労働省 — 労働安全衛生・有機溶剤
• 日本産業標準調査会 (JISC) — JIS規格
• 製品評価技術基盤機構 (NITE) — 製品安全
• 日本塗料工業会 — 塗料
• 日本塗装工業会 — 塗装施工
• 日本玩具協会 — 玩具・模型
• 中央労働災害防止協会 — 作業環境・保護具
• 総務省消防庁 — 危険物の貯蔵
• 日本規格協会 — 規格の頒布

※本ツールは公的基準に基づく参考計算です。医療・法務・税務の判断は最新の告示・規格および専門家の判断に従ってください。

よくある質問（FAQ）

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