3Dプリンターには様々な機能がありますが、鋳造や柔軟な金型を作るために、3Dプリンターでどのようにシリコーン型を作ることができるのか疑問に思われる方もいらっしゃると思います。 この記事では、その方法といくつかのベストプラクティスを詳しく説明します。

この方法について、詳しくは続きをお読みください。

3Dプリンターでシリコーン型は作れるか？

3Dプリンターでシリコン型を作ることができます。 シリコンを印刷できるシリコン3Dプリンターもありますが、この技術はまだ発展途上で、印刷物は通常、実用目的には柔らかすぎるため、高いコストとともに、ほとんどのユーザーは3D印刷したオブジェクトにシリコン型を鋳込むことを好みます。

3Dプリンターで出力可能なシリコーンモールドのデザイン例をご紹介します：

• チョコレートスカルモールドメーカー
• アイスショットグラスモールドV4

シリコーンモールドを消耗品として使用する場合は、食品用シリコーンを使用する必要があります。 Smooth-Sil 940、950、960は食品用シリコーンの一例です。

3Dプリンターでシリコーンモールドを作る方法

3Dプリンターでシリコンモールドを作るには、以下のものが必要です：

• 3Dプリンター
• シリコンスティック
• 粘土の造形
• モールドボックス
• 離型スプレーまたはセパレーター
• 3Dプリンターで作られたモデル
• グローブ
• 安全ゴーグル
• 計量カップまたは重量計

ここでは、3Dプリンターでシリコンの型を作る手順を紹介します：

1. モデルを3Dプリントする
2. モデルを取り外し、サポートマークをサンドする
3. 鋳造する金型の種類を決める
4. モールドボックスを3Dプリントする
5. モデリングクレイの周りにモールドボックスを置く
6. モデリングクレイと箱の間の隙間を塞ぐ
7. モデル上に半ラインをマークする
8. モデルにセパレーターを貼る
9. モデルをモデルボックスに入れ、モデリングクレイに押し当てます。
10. シリコンを計量する
11. シリコンを混ぜて、モールドボックスに流し込む
12. シリコンを完全に硬化させ、モールドボックスから取り出します。
13. モデリングクレイ・チャンプをすべて取り除き、モデルからモールドを取る
14. セパレーターでモールドを拭くか、離型剤をスプレーする
15. 殻から取り出し、チャンネルと通気孔を切り取る。

1.モデルを3Dプリントする

金型を作りたい構造物の模型。 模型の3Dファイルを入手し、3Dプリンターで標準的な設定でプリントする。 インターネット上には、3Dファイルを入手できるリソースがたくさんある。

作りたいモールドのクオリティは、プリントモデルのクオリティに依存することに注意が必要です。

樹脂製3Dプリンターよりもフィラメント製プリンターの方が安価で扱いやすいため、多くのユーザーが好んで使用していますが、樹脂製3Dプリンターはフィラメント製3Dプリンターよりもレイヤーラインが見えず、解像度も高いため、より品質の高いモデルを作ることができます。

2.模型と砂の受け皿を外す

この工程は、3Dプリントしたモデルを滑らかにするために必要です。 モデルを滑らかにすればするほど、そこから鋳造されるシリコーンモールドも滑らかになります。 サポートマークは取り除くのが面倒ですが、どのモデルからも標準的なシリコーンモールドを作るために必要な作業です。

特に樹脂の3Dプリントの場合は、モデルを変形させないように、サンディングをしながら注意する必要があります。

3.鋳造する金型の種類を決める

3Dプリントされたモデルのシリコンモールドの作り方は、モデルの構造によって、そこから鋳造されるモールドの種類が決まります。

基本的に、模型から鋳造するシリコーンモールドには2種類あります：

• 一液型シリコーンモールド
• 多関節シリコーンモールド

一液型シリコンモールド

1パーツシリコン型とは、平面で高さが浅く、非常にシンプルな形状のモデルから作られる型です。 マフィン皿、パンケーキ皿、アイスキューブトレイなどがこれにあたります。

というのも、1パーツで作ったシリコンモールドでは、モデルがモールドに引っかかってしまい、最終的に分離したときに、鋳造したモールドを台無しにしてしまう可能性があるためです。

多関節シリコーンモールド

マルチパーツシリコンモールドは、複雑な形状のモデルから製作されるモールドで、通気孔を含む2つ以上の別々のマッチングパーツで構成され、それらを貼り合わせて3Dキャビティを形成し、成形することができます。

金型の上部に空けた穴にシリコンを流し込む。 マルチパートシリコンモールドの例としては

• 2分割のチョコレートバニーモールド
• デススターアイスモールド（2分割

デザインが複雑で、膨らみがあったり、奥行きがあったりする場合に使用するシリコーンモールドです。

例えば、ピラミッド型のように奥行きが500mmもあるものは、型から切り離すときに型が割れてしまう可能性があるので、1液型のシリコーンモールドは使えません。

深さ100mm程度のピラミッド型ができますね。

4.モールドボックスを3Dプリントする

モールドボックスとは、モールドを収容するためのもので、シリコンモールドを鋳造する際に、模型の周りのシリコンを固定する構造です。

モールドボックスは、少なくとも4つの壁があり、2つの面が開いていて、一方の面からシリコンを流し込んで、もう一方の面をモデリングクレイで塞ぐことができるようにします。 モールドボックスを3Dプリントするために、以下のことを行います：

• モデルの寸法を測る
• モデルの長さと幅をそれぞれ115％以上掛け合わせ、これがモールドボックスの幅と長さになります。
• モデルの高さに125%以上を乗じたものが、モールドボックスの高さになります。
• この新しい寸法を使って、反対側の端に2つの開口面を持つ箱をモデル化します
• 3Dプリンターで箱を3Dプリントする

模型よりも箱を大きくするのは、模型をモールドボックスに入れたときの余裕を持たせ、シリコンのはみ出しを防ぐためです。

ここでは、モールドボックスの寸法例を紹介します：

• モデル長：20mm ・モールドボックス長：23mm (20 * 1.15)
• モデル幅：10mm ・モールドボックス幅：11.5mm (10 * 1.15)
• モデル高さ：20mm ・モールドボックス高さ：25mm ( 20 * 1.25 )

5.モデリングクレイの周囲にモールドボックスを置く

• シートなど平らなものの上にモデリングクレイを広げ、モールドボックスの開いた面の一方を完全に覆うようにする。
• モデリングクレイにレジストレーションキーという、モールドボックスとの位置合わせをしやすくするための小さな穴をあけます。
• 広げたモデリングクレイの上にモールドボックスを置き、開いた面の一方をモデリングクレイに当てます。

モデリングクレイは、モールドボックスからシリコンが流れ出るのを防ぐためにあるんだ。

6.モデリングクレイの隙間を塞ぐ

モールドボックスとモデリングクレイの継ぎ目を、モデリングクレイの端をモールドボックスに押し当て、シリコンスティックスティックなどで塞ぐ。 シリコンが漏れる原因になるので、継ぎ目に隙間がないことを確認する。

7.模型に半ラインを引く

この工程は、2液型シリコンモールドの場合に必要です。 マーカーでモデルの周囲に半ラインを引きます。

8.3Dモデルにセパレータを適用する

セパレーターやリリーススプレーは、モデルに塗布すると薄い被膜を形成する化学物質です。 この被膜により、シリコーンが固まった後に3Dモデルの型を抜くことが容易になります。

9.モデルをモデルボックスに入れ、粘土に押し当てる

模型をモールドボックスに入れ、モールドボックスの底にあるモデリングクレイを模型の半分まで丁寧に押し当てます。 このとき、模型にハーフラインが描かれているので、模型の半分がわかるようになっています。

セパレーターを刷毛で模型に塗布し、離型剤スプレーを使用する場合は、離型剤スプレーを模型に十分に吹き付けます。

10.シリコンの寸法を測る

モデルに必要なシリコーンの体積は、モールドボックスの体積から3Dプリントモデルの体積を差し引いたものと同じです。

モールドボックスの体積は、幅、長さ、高さを掛け合わせることで計算できますが、NetfabbやSolidworksなど3Dモデルの体積を自動計算するプログラムを使用するのがベストです。

シリコンの計量や混合は面倒なので、安全ゴーグルと手袋を装着してください。

シリコーンは、ベースと触媒の2つの部分（A部分とB部分）から構成されているため、鋳造に使用するには、両者を十分に混合する必要があります。 シリコーンブランドごとに混合比率が定められています。

この混合比は、ベースと触媒の混合量を決めるものです。 シリコンの混合方法には、次の2つがあります：

体積比による混合は、シリコーンの混合比に従って、一定量のベースとなるA部と一定量の触媒となるB部を混合する。

例えば、Amazonの「Lets Resin シリコンモールド作成キット」は、混合比が1:1なので、100mlのシリコンを作るのに、Aパート50mlとBパート50mlが必要になります。

11.シリコンを混ぜて型枠に流し込む

• シリコンのA部、B部ともに容器に入れ、シリコンの撹拌棒で十分に混ぜ合わせます。 沈殿がないことを確認してください。
• 型枠に流し込む

12.シリコンを完全に硬化させ、モールドボックスをはずす。

シリコーンが固まるまでの時間が硬化時間であり、硬化時間はシリコーンのA部とB部を混合することでカウントが開始されます。

シリコーンミックスのセット時間は1時間のものもあれば、20分と短いものもあります。 セット時間は購入したシリコーンゴムの詳細をご確認ください。

シリコーンゴムが完全に固まるまで、1時間程度時間を置くことをお勧めします。 これは、モールドボックスから取り出したときにシリコーンゴムが変形するのを防ぐためです。

13.モデリングクレイ・チャンプをすべて外し、模型から型を取る

押し付けたモデルの顔から、モデリングクレイを剥がす。

シリコンを流し込む前に、模型の表面にセパレーターや離型剤を塗っておけば、簡単に剥がすことができます。

1液型シリコンモールドを作る場合はこれで終了ですが、2液型シリコンモールドのように多液型シリコンモールドを作る場合は、以下のステップを続けてください。

14.セパレーターで型を拭き取り、残りの半分にシリコンを流し込む

残りの半分をセパレーターで拭いたり、離型剤スプレーを吹き付けたりして、手順4を繰り返します。 なお、鋳造したいもう一方の顔は、モールドボックスに入れたときに上向きになるようにします。

15.モールドボックスから取り出して、チャンネルと通気孔を切り取る

モールドボックスからモールドを取り出し、モールドの上部にシリコンを流し込むための穴を丁寧に切り取ります。 通気孔を切り取ることも忘れずに。 そしてモールドの完成です。 2液型のシリコーンモールドに使う場合は、テープやゴムバンドでモールドを貼り合わせておくとよいでしょう。

以下のビデオは、Josef Prusa氏によるもので、この手順を視覚的に示しています。

シリコーン金型に最適な3Dプリンター

シリコン型に最適な3Dプリンターは、より高品質なモデルを作るならElegoo Mars 3 Pro、より大きなモデルを作るならCreality Ender 3 S1ということになりますね。

シリコーン型に最適な3Dプリンターは：

• クレアリティ・エンダー3 S1
• エレグー・マーズ3プロ

クレアリティ・エンダー3 S1

特徴

• デュアルギアダイレクトドライブ押出機
• CR-Touchオートベッドレベリング
• 高精度デュアルZ軸
• 32ビットサイレントメインボード
• 6ステップのクイックアッセンブリー - 96％がプレインストールされています。
• PCバネ鋼プリントシート
• 4.3インチ液晶ディスプレイ
• フィラメント振れセンサー
• 電源喪失時のプリント復旧
• XYノブ・ベルトテンショナー
• 国際認証と品質保証

プロス

• 印刷品質は、チューニングなしで最初の印刷からFDM印刷ができ、最大解像度0.05mmと素晴らしいものです。
• 一般的な3Dプリンターと比較して、組み立ては6ステップと非常に短時間で完了します。
• レベリングは自動で行われるため、操作性が格段に向上する
• ダイレクトドライブ押出機により、フレキを含む多くのフィラメントに対応。
• X軸、Y軸のテンショナーノブでベルトの張りを容易にします。
• ツールボックスは、3Dプリンター内に工具を収納することができ、スペースを確保することができます。
• ベルトを連結したデュアルZ軸により、安定したプリント品質を実現

コンサ

• タッチスクリーン式ディスプレイは搭載していませんが、それでも操作はとても簡単です
• ファンダクトが印刷中の正面からの視界を遮るので、ノズルを横から見ることになる。
• ベッド背面のケーブルは、長いラバーガードが付いているため、ベッドのクリアランスが狭くなります
• 表示画面のビープ音を消すことができない
• プリントを選択すると、最初はベッドだけを加熱し、ベッドとノズルの両方を加熱しない。 Preheat PLA」を選択すると、両方を同時に加熱することができる。
• CR-Touchセンサーの色をピンク/パープルから変更するオプションは見当たりません。

強力なフィラメントの押し出し力、複数のフィラメントへの対応、比較的大きな造形サイズに加えて扱いやすいプリントベッドを備えたCreality Ender 3 S1は、シリコーン型に最適です。

エレグー・マーズ3プロ

特徴

• 6.6型4Kモノクロ液晶ディスプレイ
• 強力なCOB光源
• サンドブラスト仕上げのビルドプレート
• 活性炭入りミニ空気清浄機
• 3.5″タッチスクリーン
• PFAリリースライナー
• 独自の放熱と高速冷却を実現。
• ChiTuBoxスライサー

プロス

• 高品質な3Dプリントを実現
• 低消費電力・低発熱 - モノクロディスプレイの長寿命化
• 高速プリントスピード
• 表面洗浄が容易で、耐食性に優れています。
• 握りやすい六角ネジで簡単にレベリングができます。
• プラグフィルターを内蔵しているので、臭いを抑えることができます。
• 操作はシンプルで初心者にも使いやすい
• 他の3Dプリンターと比較して、交換品が入手しやすい。

コンサ

• 特筆すべき大きな欠点はない

正確で比較的大きなプリントが可能なElegoo Mars 3 Proは、3Dモデル用として間違いありません。 その簡単なキャリブレーションと適度なプリントボリュームは、シリコンモールドの作成に市場で最も適したプリンターの1つです。