「3Dプリンターを買ったけど、フィギュアやスマホスタンド以外に何を作ればいいんだろう？」——そんな方にぜひ試していただきたいのが、ArduinoやRaspberry Piと組み合わせた電子工作です。3Dプリンターで基板ケースや筐体を自作すれば、見た目も機能も自分好みのガジェットが完成します。本記事では、初心者でも始めやすいケース作りから、本格的なロボットアームまで、段階的にプロジェクト例を紹介します。

なぜ3Dプリンター×電子工作が相性抜群なのか

電子工作では、基板やセンサーを固定するケース・マウントが必要になります。市販のケースはサイズが合わなかったり、センサー用の穴がなかったりと、痒いところに手が届かないことが多いです。3Dプリンターがあれば、基板のネジ穴位置・USBポートの開口部・センサーの取り付け角度まで、すべてミリ単位で設計できます。

しかも、設計を間違えてもフィラメント数十円分で何度でもやり直せるのが3Dプリンターの強み。試作→改良のサイクルを高速に回せるため、電子工作との組み合わせはまさに「最強のものづくり環境」と言えます。

ステップ1：Arduino・ラズパイ用ケースを作ってみよう

電子工作×3Dプリンターの第一歩としておすすめなのが、マイコンボード用のケース作りです。Arduino UnoやRaspberry Piの基板寸法は公式サイトで公開されているので、3D CADソフト（TinkerCAD、Fusion 360など）で正確にモデリングできます。

基本的な設計のポイントは以下の通りです。

基板の固定：ネジ穴位置に合わせたボス（突起）を設計し、M2.5やM3ネジで固定
ポートの開口：USB-C、HDMI、GPIO端子などの位置に合わせて穴を開ける
放熱対策：特にRaspberry Pi 5では発熱が大きいため、スリットやファン取り付け穴を設ける
蓋の固定方式：スナップフィット（はめ込み式）かネジ止めかを選択

ThingiverseやCults3Dなどの3Dデータ共有サイトには、Arduino・Raspberry Pi用ケースのSTLファイルが多数公開されています。まずは既存データをダウンロードして印刷し、必要に応じてカスタマイズするのが効率的です。

ステップ2：センサー＋ケースで実用ガジェットを作る

ケース作りに慣れたら、次はセンサーを組み合わせた実用的なガジェットに挑戦しましょう。以下は初心者にも取り組みやすいプロジェクト例です。

温湿度モニター

DHT22センサーとArduino Nano、小型OLEDディスプレイを組み合わせた温湿度計です。3Dプリンターでセンサー用の通気口付きケースを作れば、見た目もスッキリしたデスク用ガジェットになります。部品代は1,500〜2,000円程度で、はんだ付けの練習にも最適です。

スマートプランター（自動水やり装置）

土壌湿度センサーとポンプをArduinoで制御し、土が乾いたら自動で水をやる仕組みです。ポンプやチューブを固定するマウント、センサーを土に挿すためのホルダーなど、3Dプリンターの出番が多いプロジェクトです。

回転数測定器

フォトリフレクターとArduinoを使って、モーターやファンの回転数を計測する装置も作れます。センサーとディスプレイを一体化したケースを3Dプリンターで作ることで、携帯性の高い計測器が完成します。

ステップ3：ロボットアームに挑戦

3Dプリンター×電子工作の醍醐味が味わえるのが、ロボットアームの自作です。関節部分のフレーム、グリッパー（つかむ部分）、サーボモーターの固定具まで、すべて3Dプリンターで作成できます。

基本的な構成は以下の通りです。

制御基板：Arduino Mega 2560またはArduino Uno
駆動部：SG90やMG996Rなどのサーボモーター（3〜6個）
フレーム：PLAまたはPETGフィラメントで印刷（PETGの方が耐久性が高い）
操作方法：ポテンショメーター（可変抵抗器）でリーダーアームを作り、その動きをロボットアームが追従する方式が定番

メタエレ実験室やburariweb.infoなどの技術ブログでは、3軸〜6軸のロボットアーム製作が詳しく解説されており、STLデータを無料公開しているケースもあります。書籍では『「Arduino」と「3D プリンタ」でロボットを作ろう』（工学社）が体系的にまとまっており、初めてのロボット製作に適しています。

ステップ4：IoT・ネットワーク連携で広がる可能性

Raspberry Piを使えば、Wi-FiやBluetoothを活用したIoT（モノのインターネット）プロジェクトにも発展できます。

遠隔モニタリングステーション

Raspberry PiにBME280（温度・湿度・気圧センサー）を接続し、データをクラウドに送信。3Dプリンターで防水ケースを作れば、屋外に設置できる気象観測ステーションが完成します。

スマートホームコントローラー

Raspberry PiでHome Assistantを動かし、赤外線LEDモジュールを組み合わせれば、エアコンやテレビを制御するスマートリモコンに。3Dプリンターで壁掛けケースやタッチパネル用スタンドを作れば、インテリアにも馴染みます。

四足歩行ロボット

サーボモーター12個とArduinoを組み合わせた四足歩行ロボットも、3Dプリンターならフレームを自作できます。歩行パターンのプログラミングまで含めると本格的なロボティクス入門になります。

3Dプリンターで電子工作を始めるために揃えたい道具

電子工作を始めるにあたって、3Dプリンター以外に必要な基本ツールをまとめました。

はんだごて：温度調節機能付きのものが使いやすい（白光 FX600など）
ブレッドボード：はんだ付けなしで回路を試作できる
ジャンパーワイヤー：オス-オス、オス-メスの両方を用意
テスター（マルチメーター）：電圧・抵抗の確認に必須
ノギス：基板やパーツの寸法を正確に計測（3Dモデリングに必要）
3D CADソフト：TinkerCAD（無料・ブラウザベース）またはFusion 360（個人利用無料）

マイコンボードは、Arduino Uno（約3,000円〜）またはArduino互換ボード（約500円〜）から始めるのがおすすめです。Raspberry Piは最新のRaspberry Pi 5（約10,000円〜）のほか、小型のRaspberry Pi Zero 2 W（約2,500円〜）もIoT用途に人気があります。

よくある質問

電子工作が初めてでも3Dプリンターと組み合わせたプロジェクトはできますか？

はい、Arduino用ケースの作成など簡単なプロジェクトから始められます。Arduinoの公式チュートリアルや無料のSTLデータを活用すれば、はんだ付け不要のブレッドボード工作から段階的にスキルアップできます。

電子工作のケース作りにおすすめのフィラメントは何ですか？

一般的なケースにはPLAが扱いやすくおすすめです。発熱する部品（Raspberry Piなど）のケースにはPETGが適しています。耐熱性が必要な場合はABSも選択肢に入りますが、印刷難易度が上がります。

ArduinoとRaspberry Piのどちらから始めるべきですか？

LEDの点灯やセンサー読み取りなどシンプルな制御から始めるならArduinoが向いています。Wi-Fi接続やカメラ、Webサーバーなど高度な処理が必要な場合はRaspberry Piが適しています。どちらも3Dプリンターとの相性は抜群です。

3Dプリンターで作ったケースにネジ穴を設計するコツはありますか？

FDM方式の場合、設計値より0.2〜0.3mm程度大きく穴を設計するのがポイントです。M3ネジを使う場合は穴径を3.2〜3.3mmにすると、ネジがスムーズに入ります。インサートナット（熱圧入式）を使えば、繰り返しの着脱にも耐えられます。

参考リンク

Arduino 公式サイト — Arduino Foundation
Raspberry Pi 公式サイト — Raspberry Pi Ltd
3Dプリンターで作るロボットアーム作成計画 — メタエレ実験室
3Dプリントパーツで作るロボットアームに挑戦 — ぶらりweb
TinkerCAD — Autodesk（無料3D CADソフト）

3Dプリンターで始める電子工作入門 — Arduino・ラズパイ用ケースからロボットアームまで