セラミックペーストの3Dプリントで実際にできること

粘土3Dプリントは、ペースト押し出し方式に分類されます。フィラメントを溶かしたり、樹脂の液滴を硬化させたりする代わりに、機械が一定の圧力で柔らかく湿った粘土の素地をノズルから押し出し、横方向にリボンを一層ずつ積み重ねて形を作ります。バレルまたはシリンジカートリッジに粘土を入れ、ピストンやオーガーで前方に送り、ノズルから動くベッドの上にリボン状に吐出します。素材は湿った可塑性のある粘土から始まり、乾燥すると壊れやすい素焼き前の状態になり、窯で加熱して初めて硬い陶磁器になります。

他の3D印刷方式との違い：バレル押し出しとシリンジ押し出し

熱溶解積層法（FDM）は熱可塑性フィラメントを溶かし、固まった状態で積層します。レジン印刷は液体ポリマーに光を当てて硬化させます。手びねりの陶芸では、指やろくろ、型を使って粘土を成形します。セラミックペースト印刷は、押し出し成形と伝統的な陶芸の中間にあたります。形状はデジタルモデルから生まれ、素材の性質は本物の粘土と同じで、仕上げの工程は陶芸家なら誰もが知る工房での作業に従います。初心者にとって特に大切なのは、この最後の点です。陶磁器の作品は、機械が止まった時点では完成していません。均一に乾燥させ、焼成して硬化させてから、釉薬や絵の具を施します。

閉じ込められた空気が押し出し不良の最大の原因である理由

経験豊富な粘土プリンターでも、温度設定の誤りや機械のずれより、気泡が原因で印刷に失敗することのほうが多くあります。バレル内で圧縮された気泡は、一時的にノズルを塞いだり、粘土の塊を押し出して軌道をずらしたり、積層の途中でリボン状の粘土を裂いたりします。折り重なった粘土の塊の間に残った空気の層も、押し出しの最初の数センチで同じ問題を起こします。このガイドの後半で紹介する練り直しとタッピングの手順は、造形を始める前にこうした空気を抜くためのものです。初心者の多くが思うより、時間をかける価値があります。

パッケージを開ける前の用具チェックリスト

失敗する原因は、粘土の素地が合っていないことよりも、適切な容器や道具、乾燥・焼成する場所を用意せずに始めてしまうことのほうが多くあります。再封可能なジップロック袋を開ける前に、作業台でこのリストを確認しましょう。

粘土用プリンターと用具

Tronxyの粘土ペーストは、Moore 2やMoore 3 Proタイプを含む、Tronxy Mooreシリーズのバレル式粘土プリンター向けに設計されています。また、粘土の粘度を機械の圧力とノズルに合わせれば、他のシリンジ式またはバレル式のペースト押出型粘土プリンターでも使用できます。FDM方式のフィラメントトレイやレジン槽には入れられません。これらの機械では湿った粘土を押し出せないためです。プリンターがバレル、カートリッジ、またはシリンジのピストン式送り機構を使っていることを確認し、対応するバレルのサイズも確認してください。このプリンターシリーズでは、一般に容量500 mlまたは1000 mlのものが販売されています。

ノズル、工具、作業面

一般的な工房で使う粘土用ノズルの径は1～3 mmです。滑らかな壁面や控えめなディテールを作るなら、1.5～2 mmが妥当なスタートサイズです。基本的なモデリング用具をそろえましょう。押し出したばかりの粘土を滑らかにする金属リブまたはプラスチックスクレーパー、表面の縁を湿らせるスポンジ、湿った作品を移すパレットナイフまたはスパチュラ、革硬さになった作品を整えるトリミングツール、後で釉薬を塗るための柔らかい筆です。作業台には、湿った粘土が木目に染み込まないよう、拭き取れるシートまたは石膏板を敷いてください。水を入れたスプレーボトルとふた付きの水入れを手の届く場所に置きます。ただし、湿った粘土を水たまりの中に放置しないでください。

保管場所と乾燥スペース

余ったペーストを保管するには、密閉容器が必要です。ふた付きの密閉プラスチックバケツ、食品用のふた付き容器、または空気を抜いた丈夫なジッパー付き保存袋が使えます。乾燥場所は風通しがよく、直射日光が当たらない場所にし、ヒーターの吹き出し口や、作品の片面だけが早く乾くような風を避けてください。さらに、ふた付きの箱を用意すると、粘土を充填したばかりのバレルや、乾燥途中の作品を作業の合間に置いておく湿潤保管場所になります。

窯の利用と仕上げ用品

陶器を完成させるには窯が必要です。選択肢としては、自宅用の電気窯、共同スタジオの焼成枠、学校や大学の陶芸室、メイカースペースの窯の共同利用、棚単位で窯の空きスペースを提供している地元の陶芸工房などがあります。凝った作品を印刷する前に、利用先の窯のスケジュール、受け入れ可能な作品の最大サイズ、素焼きと釉薬焼成の枠があるかを確認しましょう。釉薬、筆、窯棚が必要になるのは乾燥後です。初日に買いそろえる必要はありません。

開封と1 kg Tronxy粘土ブロックの準備

商品は12 × 12 × 4 mmの粘土ブロックが再封可能なジッパー付き袋に入った状態で届きます。そのため、開封から印刷までの作業は、レシピ作りではなく、練りと水分調整です。この工程には、バッチごとに10～15分かけてください。練りや気泡抜きを急ぐことが、初めての印刷を失敗する最も一般的な原因です。

粘土の状態を確認する

粘土のブロックを1つ取り、こぶし大になるまで手早く練ってから、両手で挟んで握ります。適切な粘土は、端が崩れず形を保ち、ひび割れずにひも状に丸められ、水が染み出しません。硬く感じる、折り曲げるとひびが入る、または親指で押すと崩れる場合は、少量の水を加えて休ませる必要があります。滑る、だれる、作業台に濡れた膜が残る場合は、空気に数分さらして固くしてください。少し硬めの粘土を扱うときは、粘土ではなく手を湿らせましょう。

粘土を練って空気を抜く

作業台を覆ってからジッパー付き袋を切り開き、粘土のブロックを取り出して、練った粘土を扱いやすい大きさに分けます。両手の付け根で粘土を前に押し出し、折り返してから4分の1回転させ、折り返して押す動作を数分間繰り返します。塊全体の色と質感が均一になれば完了です。陶芸用の粘土と同じように、菊練りや渦巻き練りをすると空気が抜けます。折り返すたびに新たな空気の層が入り込みますが、繰り返し圧縮することで空気が端へ押し出されます。練った粘土の塊をきれいに切った断面が滑らかで、針穴のような空洞がなければ十分です。空洞がある場合は、筒に詰める前にもう少し練ってください。

加水と休ませる時間

粘土が硬い場合は、一度に数滴ずつ水を吹きかけて練り込み、さらに加える前に折り曲げて状態を確かめてください。水を少しずつ加えると徐々に馴染みますが、急に水を加えると、しっかりした粘土がだれてしまいます。レシピで養生時間が指定されている場合は、練った粘土を覆って密閉容器に入れ、1～2日ほど休ませます。この休ませる工程で粘土全体の水分が均一になり、粘土の粒子がほぐれて、押し出しが脈打たず均一に流れるようになります。これは一般的な作業上の目安です。このペーストについて販売元は適切な水分量を公表していないため、一定の水分量にこだわらず、粘土の状態とお使いの粘土マシンの推奨事項に従ってください。

バレルへの充填と気泡の排出

こねた粘土を、ひと固まりで押し込むのではなく、握りこぶし大に少しずつ分けてバレルに詰めます。それぞれをバレルの底と前の層に押しつけ、粘土の塊の間に空洞ができないようにします。上部にはピストンのシール用に、指が入る程度の隙間を残してください。バレルを満たしたら作業台に立て、底を折りたたんだタオルに何度も強く打ちつけます。こうすると粘土が下へ落ち着き、気泡が表面に上がってきます。清潔なヘラを内壁に沿って動かし、粘土とバレルの間に閉じ込められた空気を抜きます。空気だまりを作らないようピストンを取り付け、ノズルをねじ込む前に縁をきれいに拭きます。充填したバレルを蓋付き容器に入れ、機械に取り付ける前にもう少し置いてなじませます。

初めての陶磁器モデルをスライスする

粘土のスライサー設定の大半は、プラスチック印刷よりも穏やかです。リボン状の層を幅広くし、ゆっくり動かし、乾燥や焼成で崩れない壁にします。以下の数値は、一般的なスタジオでの初期設定の目安です。固定された製品仕様として扱うのではなく、お使いの機械、ノズル、粘土に合わせて調整してください。

壁厚とインフィル

湿った粘土は柔らかく、乾燥時の収縮で薄いリボン状の層が弱くなるため、陶磁器のプリントには構造を支える壁が必要です。一般的には、マグカップ、植木鉢、無垢の花瓶には約4 mmの壁厚が目安です。スライサーが壁ループに対応している場合、この幅にノズルの走査を3～4回重ねます。インフィルは少なめにします。粘土は連続した殻状の構造で自重を支えますが、内部を密にすると水分がこもり、乾燥時にひび割れが生じます。開口部のある容器は内部を空洞にし、底が閉じて蒸気がこもる場合は水抜き穴を設けます。無垢の彫刻作品では、厚い部分ができるだけゆっくり乾燥するよう計画してください。

ノズル径、積層ピッチ、印刷速度

ノズル径1～3 mmの範囲でこの工程に対応できます。積層ピッチは通常0.8～2 mm程度で、隣り合うリボン状の層が融着するよう、ノズル開口径よりおよそ20%小さくします。一般的な印刷速度は毎秒10～30 mmで、毎秒25 mm前後が標準的な中間値です。粘土のリボン状の層は、ノズルが次へ移動する前に接着する時間が必要です。速度を上げすぎると、弱くひび割れた継ぎ目が新しい表面から引きはがされます。最初のモデルは各範囲の中間値で始め、初期層の接着状態を観察してから、2回目の印刷で設定を一度に1つずつ調整してください。

オーバーハング、支えのない形状、エッジ

濡れた粘土は、プラスチックのプリントのように鋭いオーバーハングを支えられません。大きく張り出す形ではなく、ほぼ垂直な壁、緩やかなテーパー、なだらかな曲線で立ち上がるデザインにしてください。底面とのつなぎ目を滑らかなフィレット形状にすると、リボンをベッドから引き離さずに積み重ねられます。鋭い角には圧力が偏って、浮き上がりが生じやすくなります。細い首の上に幅広の肩がくる形では、傾斜を緩やかにしてください。また、ポリマー用のようなサポート構造ではなく、同じ粘土で別に支柱を作り、硬革状態になってから取り外す方法も検討してください。

最初のプリントを実行する

ベッドの準備と試し押し出し

造形エリア全体でベッドの高さが均一になるように調整します。作業面またはテストタイルに少量を手動で押し出し、粘土が脈打ちや塊、乾いた筋のない均一なリボン状に出ることを確認します。きれいなリボンは一定の圧力でノズルから出て、着地点で平らになり、前のパスに滑らずに接着します。流れが脈打つ、水が垂れる、または機械の警告なしに止まる場合は、いったん停止してバレルを装着し直してください。

初期層を観察する

最初の3層が作品全体の仕上がりを左右します。底面がベッドに平らに接していること、各リボンが下の層にしっかりなじんでいること、側面がぶれずにモデルどおりの形になっていることを確認します。作りたての作品には手を触れず、リボンの剥がれ、角の薄い部分、ノズルが表面を引きずって汚す様子がないか注意して見てください。2層目に見られる不具合のほとんどは、乾燥・焼成後にも残ります。少し立ち止まってぐらつく底面を直すだけで、作品全体が台無しになるのを防げます。

濡れた作品をベッドから取り外す

作品が硬革状態になるまで待ってから動かしてください。印刷直後は柔らかく、こじると崩れてしまいます。薄いへらやリブを底面の下にそっと差し込み、外側から壁面を支えながら、作品全体を一度に持ち上げて別の乾燥板に移します。底面の粗いバリは清潔な道具で取り除き、継ぎ目は湿らせた指やスポンジでなめらかに整えます。その後、作品を機械のベッド上に置いたまま不均一に乾燥させず、予定していた乾燥工程にすぐ移します。

素焼き前の作品を正しく乾燥させる方法

初心者のプリント作品の多くにひびが入るのは乾燥の段階です。誰もが、色付けや釉薬、窯といった楽しい工程に進みたくなるからです。湿った粘土はゆっくり水分を放出します。一方が他方より早く乾くと作品が不均一に収縮し、最も弱い壁面にひびが入ります。

素焼き前から革硬、そして完全乾燥へ

できたばかりのプリントは、形を保てる程度にしっかりしていますが、全体にまだ湿った素焼き前の状態から始まります。革硬の状態では、触るとひんやりとして硬く、削った縁を保てるので、道具で表面を整えられます。完全乾燥の状態では、作品は室温になり、濡れた部分の色や重さが残っていません。素焼きに進めるのは、完全に乾いた素焼き前の作品だけです。このペーストの乾燥時間は、販売元によると、通気性のよい場所でおよそ24～48時間です。厚みのある造形作品や重い底部はさらに時間がかかります。決まった日程だけでは、以下の目視と手触りによる確認に代わることはできません。

通気を保ちながらゆっくり乾かし、作品を回転させる

作品を乾燥板に置き、直射日光や暖房の吹き出し口、すきま風を避けた、覆いのある通気性のよい場所で乾かします。空気がすべての面に当たるよう、1日に1、2回作品を裏返します。植木鉢は、底の縁が乾燥板に密着したままにならないよう回転させます。最初の晩は軽く覆いをかけ、芯が乾く前に表面だけが皮膜状になるのを防ぎます。その後は翌日にかけて覆いを緩めていきます。小さなタイルはマグカップより早く乾きます。塊状の彫刻には薄い壁の作品とは異なる乾燥ペースが必要です。乾燥時間を決めるのは時計だけではなく、大きさです。

初心者が省きがちな、やってはいけないこと

乾燥を早めようと、できたばかりの作品をラジエーターや窓辺、扇風機の近くに置かないでください。表面にひびが入るのは、まさにその近道を試した結果です。濡れた作品を、縁同士がくっつくように重ねないでください。触ってまだ冷たい作品に釉薬を塗ったり、芯まで乾いていない柔らかい素焼き前の作品を窯棚に移したりしないでください。初日を過ぎても一部が冷たかったり色が濃かったりするなら、まだ水分が残っているので、乾燥場所でもう少し時間をかける必要があります。

焼成の段階：素焼き、施釉、本焼き

乾燥した素焼き前の陶器プリントは、伝統的な陶器と同じ2段階の焼成工程をたどります。素焼きによって素地が硬くなり、多孔質の素焼き前の状態から安定した素焼き生地へと変わり、釉薬が定着する表面ができます。素焼きの後、作品に釉薬を塗るか掛けて乾燥させ、釉薬層が溶けて硬くガラス質の表面になるまで本焼きします。

一般的な焼成温度と窯についての注意事項

一般的なスタジオでの焼成では、素焼きは通常、コーン06〜04（およそ950〜1050℃）で行い、釉薬焼成の温度は選んだ釉薬と粘土素地に合わせます。この粘土ペーストの正確な焼成コーンや温度は販売元から公表されていないため、粘土のパッケージに記載された指示と、窯の提供者が設定する焼成スケジュールに従ってください。共同スタジオに相談すれば、使用する粘土に合った焼成枠を教えてもらえます。初心者向けの短時間焼成を、厚みのある彫刻作品に決して適用しないでください。密閉された部分に水分が残っていると、内部で沸騰して作品が窯の中で割れたり、破裂したりするおそれがあります。

自宅に窯がない制作者向けの窯利用

地域の共同スタジオ、大学の陶芸学科、メイカースペース、地元の陶芸店では、棚単位または作品単位の料金で窯のスペースを借りられます。学校では、授業で作った作品を予定されている窯焚きに出せることもよくあります。できれば素焼きと釉薬焼成の枠をまとめて予約し、作品ごとに使った色付き粘土と釉薬を記録しておきましょう。また、複数人で使う窯に入れる前に、すべての素地の底に作者名を書いてください。焼成していない乾燥済みのプリントに無毒の絵の具で色を塗り、飾ることもできます。窯の予約をする前の最初の作品として、無理のない選択肢です。

最初の3回のプリントにおすすめの作品

初日の午後に取っ手や縁のある意欲的な花瓶に挑戦するのではなく、それぞれ1つの技術を学べる作品を選びましょう。1作目で機械と粘土の流れを確認し、2作目で曲面の壁が乾燥に耐えられるかを確かめ、3作目で家やスタジオで実際に使える形を試します。

3色から、作品に合わせて選べます。Original naturalは素焼き後に粘土本来の色が現れ、Fruit Greenは釉薬をかける前から色のついた素地のように見え、Quranはオーナメントや鉢に温かみのある濃い色合いを添えます。素地の色は釉薬をかけると変化するため、作品全体を焼成する前に、それぞれの色で小さなテストタイルを作り、メインの作品と一緒に焼成しましょう。

粘土素材の選び方：Tronxyの粘土ブロックと代替品

初めて購入する人が検討する実用的な選択肢は3つあります。Tronxy 1 kg製品のような密封ブロック入りパッケージ、別のメーカーのサードパーティ製粘土プリンター用粘土素地、またはペースト押出機キットに合わせて調整したスタジオ陶芸用粘土です。どれを選ぶにしても、最初のモデルに取りかかる前に知っておきたいトレードオフがあります。

率直な説明：密封ブロックのパッケージは、配合の準備がすでに済んでいるため初心者には便利ですが、バレルに入れる前に粘土をなめらかなペースト状になるまで練る必要があります。また、調整後も本物の湿った粘土と同じように扱う必要があります。対応するプリンターの代わりにはならず、ゆっくり乾燥させる必要もあります。焼成後の仕上がりは、パッケージのラベルだけでなく、粘土素地と窯の焼成スケジュールにも左右されます。2つ目のパッケージを注文する前に、専用素材についてのTronxyとEazaoの比較ガイドで、ブランドごとの違いを確認しましょう。

初日に避けたい、初心者によくある失敗

まずは作業台をきれいに整え、現実的な計画を立てましょう。以下の項目はトラブルシューティングガイドにも登場しますが、今のうちに把握しておけば、慌ただしい準備で最初のパッケージを無駄にせずに済みます。

• 練って空気を抜く工程を省き、塊のある粘土をそのままバレルに入れること。最初の層を作る前に気泡で詰まる原因になります。
• 最初の印刷で、細く高精細なノズルを使うこと。初心者向けの作業台では通常得られない、よりなめらかな粘土と安定した圧力が必要です。
• 厚い壁が水分を抱え込み、乾燥時に均等に水分が抜けない大型の中実彫刻を、最初の作品として印刷すること。
• 乾燥時間を短縮しようと、濡れた作品を日当たりのよい窓辺やヒーターの近くに置くと、表面だけが乾いて固まり、内部にひびが入ります。
• 触るとまだ冷たく感じる作品に釉薬をかけ、湿気を閉じ込めたまま素焼きすると、後で問題が起きること。
• 余った粘土を作業台に一晩出したままにし、表面が乾いて膜を張った状態になってから次の粘土に混ぜること。

よくある質問

記事のキーワード

Tronxy粘土入門ガイド、陶芸用3Dプリントの手順、粘土3Dプリントの始め方、Tronxy Mooreシリーズ対応の粘土、陶芸用3Dプリンター向け1kg粘土ブロック、バレルシリンジカートリッジによるペースト押し出し、粘土の練りと脱気、バレルに詰める前の気泡除去、加水と粘土を休ませて適切な硬さにする方法、粘土プリンター用ノズル1～3mm、積層高さ0.8～2mm、印刷速度毎秒10～30mm、壁厚約4mm、陶磁器の素焼き前成形品向けインフィル、湿った粘土のオーバーハング限界、ベッド水平出しと押し出しのテスト、革硬さになった素焼き前成形品の取り外し、風通しのよい場所で陶芸作品を24～48時間乾燥、素焼き前成形品の革硬さと完全乾燥の状態、素焼き・釉薬掛け・本焼きの工程、共同工房での窯と窯棚の利用、成人の監督下で使える無毒の授業用粘土、初心者向けテストタイル・コースター・植木鉢・オーナメント、Original・Fruit Green・Quranカラーの粘土で作るテストタイル、工房用陶芸粘土とブロック粘土の素材選び