最近、ElgooMarsやSonicminiといった低価格でありながら性能の良い光造形方式の3Dプリンターが登場し、人気を博しています。ここ数か月で数百台レベルで販売されているのではないでしょうか。
ネットでも、これらの機種を購入した方々が早速造形にトライしていることが見受けられます。
そこで、今回は初心者の方が一番知りたい、造形の準備と後片付けについて簡単にまとめました。
1.造形準備について
まず、造形準備について説明します。いきなり、3Dプリンターの電源入れて、レジンVatにレジンを入れて造形開始でも運が良ければ造形されるでしょう。Sonicminiあたりだと本当に何もせずに造形されてしまいます。
機械系の技術者の視点から説明します。
（1）まず、3Dプリンターの電源を入れます。そのまま、10分から15分程度放置します。
何をやっているかというと、機械を通電して暖気しています。
夏場では室温が高いので気にしなくてもいいですが、冬の室温が低い状態ですと、3Dプリンターも冷え切っています。この状態で3Dプリンターを動かすとUVランプ周りはすぐに温まりますが、それ以外の部分は冷えた温度のまま、造形が始まり、造形中に3Dプリンターが温まってくるので、駆動系とかの温度変化に伴う伸び等で造形に影響がでます。
それを防ぐためです。
（2）次に駆動系の動作チェックとプラットフォームの上下動の慣らし運転を行います。上下に5～6回程度します。
車でいうとアイドリングのようなものです。
プラットフォームの駆動系には写真のようにボールねじが使用されている機種が多いです。そして、潤滑のためにグリスが塗られています。このグリスは温度で潤滑抵抗が変わってきます。冷えたままだと、油が固形あるいは固形に近いので抵抗が大きくなります。あらかじめアイドリングで動かすことで温めて潤滑抵抗を下げることができます。
機械の準備はこれで終了です。
（3）つぎに造形材料であるレジンの準備を行います。
レジンには利用適正温度というものがあります。
レジンの温度が低すぎると、光重合反応が抑制されて硬化しにくくなります。そのため、この温度範囲内なら適切にレジンが光重合反応して硬化するというメーカー保証みたいなものです。
現在（7月後半）であれば、すでに室内の温度も20℃後半のことが多く、そのまま何もしなくてもレジンVatにレジンを入れて造形しても問題はないと思います。
ただし、冬など気温が下がってきて、室温が25℃以下になってきたら、レジンを予熱する必要があります。
やり方は至極簡単です。鍋等の入れ物に40℃程度のぬるま湯を張り、その中にレジン容器を漬けます。適宜、ゆっくりとレジン容器を振って中のレジンを攪拌しつつ温めます。レジン容器が人肌程度に温まっていれば大丈夫です。
なお、レジン容器を温める際は専用の入れ物にしてください。くれぐれも自宅で食物を調理する鍋等は使わないでください。レジン容器に付着したレジン等を万が一でも接種しないためです。
私は、レジンを温めるために100均で専用の鍋を買ってきて使っています。
（4）これで、前準備は終わりましたので、温めたレジンをレジンVatに注いであとは造形を開始してください。
なお、レジンを温める工程で振りすぎたり、レジンをレジンVatに勢いよくいれるとレジンの液面に気泡が出てくることがあります。この場合は、すぐに造形を開始しないで、しばらくおいて気泡が消えてから造形を開始するとよいです。気泡があると、造形物に気泡が入ったまま造形されるおそれがあり、造形物表面の欠損等につながります。
以上、3Dプリンターの造形を楽しんでください。
2.後片付けについて
後片付けについて説明します。ちなみに私は現在の運用環境では水洗いレジンしか使用していません。その理由はIPA（イソプロピルアルコール）をできる限り使用したくないからです。その理由については、後片付けの方法を説明したうえで、技術士として見解を述べさせていただきます。
従いまして、以下の後片付けは、水洗いレジンの使用を前提としています。
（1）造形が完了したら、まず、使い捨ての手袋をします。レジンが直接身体に付着することを防ぐためです。
レジンを扱ううえで、レジンアレルギーはもっとも避けるべき健康被害です。レジンアレルギーを発症してしまうと、光造形で造形するという趣味の楽しみが失われます。
また、Sonicminiではカバーをしてれいれば、レジンの臭気もかなり抑えられますが、右の写真のようにカバーを外している際は、必ず換気してください。また、可能なら防毒マスクを着用をお勧めします。
造形完了後は、プラットフォームごとななめにして、プラットフォームや造形物表面に付着している水洗いレジンをレジンVatに落とします。雫が落ちない程度が目安です。
（2）1次洗浄
つぎに1次洗浄を行います。
100均で買った深さのある入れ物に水と家庭用台所洗剤とを混ぜて入れてあります。
ちなみに写真の入れ物のそこに映っているグレーの点々は1次洗浄で洗い落とした水洗いレジンです。結構な量の水洗いレジンがでます。
水洗いレジンは、そのまま水洗いできることが特徴ですが、やはり環境負荷を考えると、1次洗浄水は、このような入れ物にいれた水で洗浄し、汚れた水は処理してから排水することが環境的にも必要です。
雫を切った造形物をプラットフォームごと、1次洗浄槽に漬けて、刷毛等で洗います。大まかに水洗いレジンが洗い落とせれば大丈夫です。
なお、1次洗浄に使った水はこの容器ごと、太陽光のもとで日向ぼっこさせてください。1～2時間程度で濁っていた水が透明になり、そこにグレーの沈殿物が析出します。
捨てる際に、ざる等でこれらの水洗いレジンの析出物と水とを分離させます。ざるにとった析出物は新聞紙等にくるんで燃えるゴミに出して大丈夫です。
分離した水は、そのまま、下水に排水します。
（3）2次洗浄
次に2次洗浄を行います。
既に1次洗浄で大まかに水洗いレジンを落としているので、ここでは、さらに残った水洗いレジンを洗い流します。
私の場合、小物や壊れやすい物については、超音波洗浄機で洗浄しています。
今回は、大きなものを造形していたので、洗面所で流水で洗浄しています。泡は家庭用のハンドソープです。刷毛や筆を使ってサポートの間等に残った水洗いレジンを洗い流します。
（4）乾燥
次に乾燥を行います。水洗いレジンは吸水性が高いので、水に漬けたままだと水を吸水してしまい膨張します。そして、そのまま乾燥すると、水が抜けて収縮します。この際、水の吸収による膨張と収縮が大きいと割れて造形物が破損します。
ですから、1次洗浄、2次洗浄とも手早く行う必要があります。
乾燥する際には、日陰で風当たりの良い場所で行うといいと思います。私の場合、サーキュレーターで強制的に風を1時間程度あてて、表面の水気を完全に取り去ったのち、半日から1日程度乾燥させています。
（5）2次硬化
2次硬化については、色々な人が自分に合ったやり方を模索されて実行されています。したがって、これが正解というものがないです。
水洗いレジンは乾燥させると、表面が少し弾性を伴ったべたつく感じの表面になります。 2次硬化させると、このべたつきがとれ、造形物が完全に硬化して固くなります。 ネットだと水に漬けながらUVランプで2次硬化させる等の方法が出ています。
私の場合は、日差しの弱いところで1時間程度造形物に紫外線を当てています。直射日光だと紫外線が強すぎて、造形物がその後割れました。
2次硬化については、個々人で色々試してみてください。造形物の形状や、目的用途に応じて最適解がそれぞれ変わるからです。
（6）表面処理
おまけです。右の写真は2次硬化後の造形物の表面です。ピッチは0.05ｍｍです。積層痕が見えます。もちろんピッチを狭くしていけば、積層痕も見づらくなりますが、造形時間が長くなります。造形時間が長くなるか、後処理の手間が増えるか、トレードオフの関係です。各自、お好きな選択をしてください。この造形物の場合、後処理が平面処理だけなので、ヤスリがけで済むので後処理を取っています。
＃320のヤスリで磨いたものが右の写真になります。積層痕は完全に消えています。表面処理をすることで造形物の完成度は上がります。
造形物の細かい箇所には、Twitterでも話題になったつまようじヤスリが非常に便利です。私も以前、Twitterでn.bloodさんに教えてもらって以来、細かいところのヤスリがけに愛用しています。
つまようじの先端に小さく切った紙ヤスリやスポンジヤスリを張り付けるだけでできるので、自作されてはいかがでしょうか。
（7）レジンVatの後片付け
おそらく、このブログを見に来た人の大半がこれについて知りたがっていると思います。以下説明します。
まず、レジンVatに残ったレジンをレジンボトルに回収することから始めます。
造形に使ったレジンVatの中には、一見きれいそうに見えても、造形物本体からはがれた硬化したレジン片や、漏れ出たUV光が当たって硬化したレジン片が漂っている可能性があります。
そこで、レジンVatからレジンボトルにレジンを移し替える際に、ストレーナーでごみをこしとります。
ネットとかでは紙製のストレーナーを使っている人が多いですが、100均でもかなり目の細かい茶こしが売っています。私は、目が1mm以下の茶こしを見つけたのでそれを使っています。細かいレジン片でも引っかかってくれるので、これで問題ありません。
ちなみに写真では手袋してませんが、実際にレジンを移し替える際は手袋しています。
ちなみに右の写真は茶こしを洗浄した後、見てみたら結構細かいレジン片が残っていました。これらは、紙でくるんで燃えるゴミとして出してください。
次に、ジンVatからレジンボトルにレジンを移した後、1次洗浄槽にレジンVatを入れて洗浄します。FEPフィルムが傷つかないように刷毛や筆でやさしく洗い流します。
その後、2次洗浄でハンドソープでレジンVatのFEPフィルム面をやさしく洗い、流水で洗い流します。
そして、よく水気を切ります。
次に、FEPフィルム面をアルコールで洗浄します。
私は自分の知識でできる限り、3Dプリンターの工程にIPA（イソプロピルアルコール）を使用しないように心がけています。
なぜ、レジンの洗浄にアルコール類を使っているかご存じですか？
薬品の中で樹脂を溶解させる能力を持つもので比較的安全なものだからアルコールが選択されています。さらに、FEPフィルムは耐薬品性に優れているので、アルコールではほとんど溶解しません。つまり、FEPフィルム上に残ったレジンの残渣をアルコールで洗浄すれば、レジンのみが溶解して取り除くことができるからです。
そして、できれば、IPAよりも無水エタノールを使用してほしいです。無水エタノールの方が安全だからです。
ただ、現在皆様もご存じの通りコロナウイルスの蔓延で消毒剤の生産が最優先になされています。
アルコール分70％の消毒液がもっとも消毒効果が高いことは以前から知られております。
そのため、濃度100％の無水エタノールは工場レベルでは以前よりも増産されているはずですが、精製水等を添加して濃度70％に薄めて消毒剤を大量につくることに重きがなされています。これが、一般市場で無水エタノールが供給不足になっている原因です。
話を戻します。要は、レジンVatを洗浄するのに必要なのはアルコールなので、比較的安全なエタノールを使いましょうという話です。別に濃度が100％である必要はありません。
家庭用の濃度70％の消毒用スプレーで構いません。なんならもっと薄い濃度のアルコールスプレーでも構いません。結局はアルコールに水を入れて薄めているだけですから。薄い場合は多めにスプレーを噴霧すればいいだけです。要はアルコールの量が問題なだｋです。
レジンVatにアルコールを噴霧して少し貯めたら全体にいきわたるように、揺り動かしてください。この時、VatとFEPフィルムの隙間にアルコールが入り込むようにするとより確実に洗浄できます。
最後に右の写真のように、レジンVatを立てて、レジンVat内の水分を吸わせます。アルコール分は揮発して溶け出したレジンが混ざった精製水が残るので、キムタオル（なければキッチンペーパーで可）で吸い取ります。この際、フィルム面をこすらず、写真のように吸い取るのがコツです。どうしても拭き取りたい場合は、アルコールを付けてキムワイプ等でふき取ってください。
乾かした後は、レジンVatを3Dプリンターに取り付けます。
これで3Dプリンターの後かたずけは終了です。
最後にIPA（イソプロピルアルコール）を極力使わないようにしている理由を書きます。
3.IPA（イソプロピルアルコール）について
皆さん、IPA（イソプロピルアルコール、以下IPAとします）について、どれくらい知識をお持ちですか？
Amazonでは濃度99.9％の1リッターが￥1000程度で売っています。
ネットでレジンの洗浄には、安いIPAが最適という記事を読んで、そうかIPAを使えばいいんだと鵜呑みにして、ご自分でどのような物質か調べましたか？
IPAとは、有機溶剤の一種です。有機溶剤は化学薬品の中でもポピュラーなものですが、100％安全なものであるとは言えません。はっきりいって毒性があります。
私自身、製造業の技術者として働いていたこともあり、業務でIPAを使用していました。その際、どういう扱いをしているか知っていますか？
IPAを使う際にはドラフトチャンバーという装置（模型を作る人ならエアブラシの塗装ブースを何倍の大きさと吸入力を高めたものです）の下で、防毒マスクをして、さらに静電気対策を万全に行って、作業しています。さらに、半年に1回、有機溶剤を使用している作業者には健康診断も義務付けられているのです。それくらい、プロの製造現場では気を使って使用しているものです。
今回、IPAについて正しく知識を3Dプリンターを使用している人に知ってもらいたいと思い、化学専門の技術士である一代技術士事務所の鈴木孝技術士がIPAについてお持ちの知識を分かり易くまとめて頂きました。ぜひ、こちらも読んでください。
一代技術士事務所 ブログ
私がご家庭でのIPAの使用を勧めない理由は3点です。
1. 有害性
2. 危険性
3. 廃棄性
1. 有害性
製造業の現場ですら作業者に半年に1回健康診断を義務付けている危険性があるものを、何の薬品の知識もない素人が扱って健康被害がでないと思いますか？
IPAを適正に毒性の出ない範囲まで”薄めて”消毒剤に使用することは一般的に行われています。それは科学的知見や実験を通してこのくらいなら大丈夫と化学や医療の専門家が判断して使われているものです。
ちなみに産業界での取り扱いで分かり易く説明されているのが、神奈川県産業保健推進センター様の資料にありましたので、リンクを書きしておきます。
もし、ご家族、特にお子様がいる環境なら使用はお勧めしません。成長期の子供に影響をどのように及ぼすかわかりません。こういった化学薬品は体に蓄積されていき、ある日突然牙をむきます。しかも一過性ではなく後遺症が残るものが大半です。ご自身の趣味で楽しいからと言って家族犠牲にできますか？
2. 危険性
IPAは引火点が約12°です。ほぼ常温で引火します。さらに揮発性も高いです。3Dプリンターを使用する部屋で、洗浄のためにリッター単位でIPAを使用すると、あっという間に部屋の中にIPAが揮発して充満します。もし、それが静電気の発生し易い冬場だったとして想像してみてください。3Dプリンターの電源のオン/オフ、たぶんPCとかも同じ部屋にあるのではないでしょうか？そのPCの電源、ご自身の着衣から出る静電気。
ちょっとしたことで、火花が生じ、充満したIPAに引火します。充満した濃度によれば爆発引火するかもしれません。
私に言わせれば、リッター単位でIPAを家の中に所持しているのは、ガソリンを家の中で保管しているのと同じです。
じゃあ、灯油ストーブの灯油はどうなんだという意見が必ず出てくると思うので、さきに回答しておきます。灯油の引火点は40～60℃です。しかも冬場での使用をしていますし、においもあるので、多くの人が玄関等の居室より低い温度、あるいは通気性の高い部屋で保管していると思います。だから、揮発しても外に漏れ出ていきますし、そもそも揮発量自体が違います。加えて、引火点が40～60℃なので、揮発しても冬場の低い温度では引火しにくいとのこともあります。
3. 廃棄性
ネットで3Dプリンターで安易にIPAの使用を勧めるサイトにはこの文言が必ずあります。
「廃棄する際には産業廃棄物扱いになるため、専門の業者などをお住まいの自治体にお問い合わせください」
断言します。産業廃棄物の回収業者は、個人なんて相手にしません。回収量が少なすぎるうえに、何が混ざっているかわからない薬品をコスト度外視で回収する企業なんてありません。
私自身、仕事で何回も廃液回収をお願いしていますが、どのような物質が混ざっているかをきちんと書類にしてお渡ししていました。さらに1回の回収量は数十リットルが基本です。まず、一斗缶以下なら断られますし、個人相手では相手にもしてくれないでしょう。
つまり、廃棄できません。
じゃぁ、どうするか、だまって下水に捨てますか？下水に捨てた場合、環境保護だけでなく様々な法律違反になります。見つからなければOK？
甘いです。日本の下水処理は非常に進んでいて、下水の汚水の成分分析もきちんとしています。化学薬品の検出も一般人が考えている以上に精度よく微量で検出しています。もう何年も前ですが、有機溶剤を下水に流していた業者が下水処理場での化学薬品の検出から調べ上げられて逮捕されたことがあります。楽しい趣味で犯罪者になる可能性があるんです。
鈴木技術士がブログで書かれているように10ｇ単位での排水で薄めれば、可能かもしれませんがIPAの比重は0.76なので、1リッター760ｇになります。1リッターすてるのに10ｇずつ分けて76回捨てますか？
ちなみに大気中への放出も環境汚染の観点からお勧めできません。住宅街で放出すれば、異臭で騒ぎになるだけでなく、可燃性ガスをばらまくことになります。その地域で住めなくなる危険が高いでしょうね。
確かにIPAは安いので、3Dプリンターを使用する上でコストメリットはあります。でも使用するなら、上記のことを理解したうえで、メリットとデメリットをきちんと理解したうえでIPAの使用を選択してください。
もし、3Dプリンターを購入してこれから使うよという人は、最初は水洗いレジンをお勧めします。たしかに通常のUVレジンより割高で、その扱いや造形性能も通常のUVレジンよりも劣っているかもしれません。
しかし、レジンメーカー様の努力で急速に性能を向上させています。
私自身の話ですが、光造形方式の3Dプリンターの購入を検討していたのは2年ほど前からです。購入したのは今年になってからです。購入を検討する際にネックになっていたのが、IPAでした。しかし、SK本舗様が以前開催されたファンミーティングに情報収集のために参加した際、水洗いレジンの存在を知りました。ずっと情報収集してきましたが、この性能ならIPAなしで造形でき、3Dプリンターを運用できると確信したので、光造形方式の3ｄプリンターの購入に踏み切りました。
ものづくりの趣味は楽しいものです。だからこそ、後々悔やまない選択をしてほしく、IPAについての知識を述べたしだいです。
なお、IPAの使用の禁止を強制しているものではありません。正しい知識の下、正しく3Dプリンターを運用されるならば、ご自身の責任の下、IPAを使用して運用してください。