前回、3MFの中身を解析して多色プリントのパージ量を試算しました。層ごとに何色が存在するかを数えて、ツールチェンジ回数から廃棄量を見積もる、という方法です。
あの記事は「実測していません」という断り書きで終わっていました。今回、実際にスライスして答え合わせをしたので、その報告と、そこから先の削減の話です。
試算は当たった
解析から出した予測と、スライサーが出した実測。
| 予測 | 実測 | |
|---|---|---|
| ツールチェンジ回数（3色） | 384回 | 380回 |
| ツールチェンジ回数（2色に統合後） | 85回 | 82回 |
誤差1%でした。3MFから層ごとの色分布を数える方法は、そのまま使えます。
フラッシュ量のほうは仮定が外れていました。1回400 mm³としていましたが、実測から逆算すると約0.38 g／回（310 mm³前後）。2割ほど高く見積もっていたことになります。
機種で1割変わる
同じファイルを、プリンター設定だけ変えてスライスした結果。
| 機種 | フラッシュ | 合計 | 時間 |
|---|---|---|---|
| X1 Carbon | 134.49 g | 193.21 g | 15h33m |
| P2S | 146.60 g | 204.99 g | 14h22m |
樹脂はP2Sのほうが9%多く、時間は1時間短い。フラッシュ量の既定値が機種ごとに違うためです。他所の記事の数字をそのまま持ってきても合わない、ということでもあります。
検体
全高60mm、53.3×57.2mmのキャラクター。造形材料は約30g、300層。
色の構成は、本体（74%）、顔まわりの淡色（25%）、目と鼻の黒（1.5%）の3つ。
効いた順番
削減策を順に試しました。効果の大きい順に並べるとこうなります。
1位：単色にする
身も蓋もありませんが、桁が違います。
| 2色 | 単色 | |
|---|---|---|
| ツールチェンジ | 82回 | 0回 |
| フラッシュ | 30.59 g | 0 g |
| プライムタワー | 6.93 g | 0 g |
| 合計 | 68.34 g | 28.50 g |
| 時間 | 4h57m | 1h56m |
樹脂58%減、時間61%減。
タワーがまるごと消えるのが効いています。パージを受け止める柱を積む必要がなくなるので、その造形時間も丸ごと浮く。時間が3時間半程度に収まると見込んでいたのですが、2時間を切りました。
2位：色グループをスライサー側で統合する
3色のうち、面積25%の淡色を本体色と同じスロットに割り当てました。塗り分けが1つ減るだけです。
| 3色 | 統合後 | |
|---|---|---|
| ツールチェンジ | 380回 | 82回 |
| フラッシュ | 146.60 g | 29.58 g |
| 合計 | 204.99 g | 67.67 g |
| 時間 | 14h22m | 5h12m |
樹脂67%減、時間64%減。 色を1つ減らしただけです。
前回の記事で書いた「同じ層に2色が同居する範囲」の話がそのまま出ています。淡色は全高にわたって本体色と同居していたので、301層のうち299層で切り替えが起きていました。統合すると、残るのは目と鼻の黒だけ。これは顔の85層にしかないので、82回で済みます。
3位：まとめ焼き
2体を1プレートに並べました。片方は2色、もう片方は単色です。
| 1体（2色） | 2体（2色＋単色） | |
|---|---|---|
| 造形 | 30.83 g | 59.31 g |
| フラッシュ | 30.59 g | 28.85 g |
| タワー | 6.93 g | 6.93 g |
| 合計 | 68.34 g | 99.04 g |
フラッシュが減っています。 造形物が倍近くになったのに、廃棄は増えるどころか少し減った。タワーも同じ。
つまり2体目が実質30gで付いてきたわけです。単独で刷れば68gかかるものが。
4位：フラッシュをインフィルに逃がす
捨てる樹脂を中詰めとして再利用する設定です。
| インフィル | 造形 | フラッシュ | 合計 |
|---|---|---|---|
| 15% | 30.83 g | 33.94 g | 71.69 g |
| 20% | 30.83 g | 30.59 g | 68.34 g |
| 30% | 39.58 g | 29.01 g | 75.52 g |
20%で3.35g減りました。1割程度です。
ここで密度を上げると逆効果でした。 30%にするとフラッシュはさらに1.58g減りましたが、造形量が8.75g増えて、差し引き7.2gの増加です。
受け皿には上限があります。 20%の時点で吸収できるものは吸収し終えていて、そこから増やした分はただの追加材料になりました。「逃がせば逃がすほど得」ではありません。
罠1：色数を減らすツールに任せると、逆に高くなる
これが一番の発見でした。
モデルの生成側に「色数を2つにする」という指定があったので、3色版と2色版を出し分けて比べました。
| ツールチェンジ | フラッシュ相当 | 見た目 | |
|---|---|---|---|
| 生成ツールの2色版 | 299回 | 約115 g | 目が消える |
| 3色版をスライサーで統合 | 82回 | 29.58 g | 目が残る |
生成ツールは面積の大きい順に色を残します。3色から1色削ると、消えるのは面積1.5%の黒、つまり目と鼻でした。そして残ったのが、全高にわたって同居する本体色と淡色という、一番高くつく組み合わせです。
高いほうを残して、安いほうを捨てていたことになります。
色数削減の判断基準が「見た目のインパクト」であって、印刷コストではないためです。削るならスライサー側でやるべきでした。
一般化すると、Z方向に広く分布している色同士をまとめる。狭い高さにしかない色は、面積が小さくても残す価値があります。
罠2：小さな濃色パーツが、一番高い
2色版のスライス結果を、フィラメント別に見たところ。
| 造形 | フラッシュ | タワー | 合計 | |
|---|---|---|---|---|
| 1（本体） | 29.13 g | 9.56 g | 5.27 g | 43.96 g |
| 2（目・鼻） | 1.70 g | 24.38 g | 1.66 g | 27.74 g |
目と鼻という、ごま粒のようなパーツ。造形1.70gに対してフラッシュが24.38g、14倍です。
造形物の94%が本体なのに、樹脂の消費はほぼ互角でした。
理由は切り替えの方向にあります。濃い色から淡い色へ変えるときのほうが、たくさん捨てる必要があります。 黒が少しでも残ると淡色が濁るので、機械は多めにパージする。逆方向は多少混ざっても目立たない。
その「たくさん捨てるほう」が黒のスロットから出るので、黒の消費だけが突出します。
「面積が小さいから安いだろう」は成り立ちません。 面積ではなく切り替えの回数と方向で決まります。
3MFを直接書き換える
色グループの統合は、スライサーの色塗りツールでもできます。ただ今回は3MFを直接編集しました。
3MFの中では、色分けが三角形ごとの属性として入っています。
<triangle v1="12" v2="13" v3="14" paint_color="8"/>
この値がフィラメント番号に対応しているので、"8" を "4" に一括置換すれば、そのグループが丸ごと統合されます。
s = open('3D/Objects/object_1.model').read()
s = s.replace('paint_color="8"', 'paint_color="4"')
GUIの塗りつぶしツールでも同じことができますが、塗り残しが起きます。 実際、対象のモデルには頭頂の細い筋や目のまわりの縁取りなど、見つけにくい領域が6か所ありました。1か所でも残ると、その高さで色替えが発生してしまいます。
一括置換なら残りません。属性値の対応さえ分かれば、こちらのほうが確実で速い。
同じ要領で、複数のモデルを1つのプレートに配置した3MFも組み立てられます。3dmodel.model に build item を足して、座標を指定するだけです。今回の「2色版と単色版を並べて比較する」プレートは、そうやって作りました。
まとめ
- 3MFから層ごとの色分布を数える試算は、実測と1%の誤差で一致した
- フラッシュ量は1回あたり約0.38 g（機種で1割変動）
- 削減の効果は、単色化 ＞ 色グループの統合 ＞ まとめ焼き ＞ インフィルへの回収
- 色数を減らすツールは面積で判断するので、印刷コスト的には最悪の選択をすることがある
- 小さい濃色パーツが、実は最も高い
- インフィルへの回収は受け皿に上限があり、密度を上げても取り返せない
多色プリントは「色を何色使うか」で語られがちですが、実際に効くのはどの高さでどれだけ切り替えるかでした。
段取り替えのコストが支配的な系では、何を何回やるかより、同じ状態でまとめられるかが効く。前回も同じことを書きましたが、実測してみて確信が強くなりました。
検証環境：Bambu Lab P2S・X1 Carbon／Bambu Studio／PLA Basic 検体：全高60mmのキャラクターモデル（生成AIで作成、多色印刷変換済み）
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