3Dプリントの完全ガイド

3D印刷は、プラスチックまたは金属部品を一度に1層ずつ製造する、デジタルプロトタイピングおよび製造技術です。 CNC機械加工、レーザー切断、プラズマ切断、ウォータージェット、スタンピングなど、材料を除去して原材料を形成するサブトラクティブ製造プロセスとは対照的に、部品を構築するために材料が徐々に追加されるため、アディティブマニュファクチャリングとも呼ばれます。 。

1980年代に発明されましたが、3D印​​刷は、21世紀に大きく成長し、プラスチック3D印刷は重要なプロトタイピング方法になり、高品質の金属添加剤製造は現在、航空宇宙や医療などの業界で一般的です。

さまざまなタイプの3Dプリンターはさまざまな方法で機能しますが、通常は特定の基本的な特性を共有しています。すべての3Dプリンターは、コンピューターの指示（Gコードの形式）によって制御され、原材料を回転させることによって機能します。粉末金属、液体樹脂、または熱可塑性フィラメント—完全な3Dオブジェクトが構築されるまで、一度に1層ずつ新しい形状になります。

生産品質の積層造形が成長していますが、3Dプリンターは依然として主にプロトタイピングツールとして使用されています。これは、起動コストが非常に低く、工具を必要とせず、1回限りのアイテムの印刷が非常に高速であるためです。

このガイドでは、主要な3D印刷技術と材料、同等のプロセスに対する3D印刷の利点、3D印刷の一般的なアプリケーションなど、3D印刷の基本について説明します。

3D印刷技術

FDM

溶融堆積モデリング（FDM）は、溶融フィラメント製造（FFF）とも呼ばれ、熱可塑性フィラメントを溶融状態まで加熱し、移動するプリントヘッドのノズルから押し出すことで印刷する3D印刷技術です。

FDMは、2つの軸に沿って移動するプリントヘッドから熱可塑性材料の安定した流れを押し出すことによって機能します（コンピューターの指示に従って）。押し出された材料は、プリントベッド上で2D形状を形成し、冷却され、最終的に固化します。次に、プリントヘッドを段階的に上げて次の2Dレイヤーに移動します。このレイヤーは、最初のレイヤーの上に印刷されます。このプロセスは、3D形状全体が印刷されるまで繰り返されます。

FDMは、さまざまな素材、手頃な価格、および非産業環境での使いやすさから、消費者にとって主要な3D印刷技術であり、プロの環境でもプロトタイピングツールとして広く使用されています。

主要なFDM3Dプリンターメーカーには、Stratasys、Ultimaker、MakerBot、FlashForge、Zortrax、LulzBotなどがあります。

SLA

ステレオリソグラフィー（SLA）は、レーザービームを使用して、感光性液体樹脂のバットで3D形状を作成するバット光重合の一種です。

SLAプロセスは、樹脂のバット内で高集束レーザービームを正確なパターンで移動させることによって機能します。樹脂は感光性であるため、レーザービームは樹脂を硬化および固化させることができますが、焦点が合っている正確な領域でのみ可能です。これにより、SLA 3Dプリンターは、ビルドプラットフォームを段階的に移動して次のレイヤーに移動する前に、液体樹脂に2D形状を形成できます。 （関連する光重合技術であるデジタルライトプロセッシング（DLP）は、レーザービームの代わりにプロジェクターを使用します。）

SLAは、表面が滑らかで脆いプラスチック部品を製造する正確な3D印刷プロセスです。プロトタイプ作成や、歯科や宝飾品の製造などの分野で使用されます。

主要なSLA3Dプリンターメーカーには、Formlabs、Creality、XYZprinting、およびDWSSystemsが含まれます。

SLS

選択的レーザー焼結（SLS）は、レーザービームを使用して粉末材料（通常はナイロンまたはポリアミド）の粒子を焼結する3D印刷技術です。

SLSプロセス中、プリントベッドは粉末の薄層で覆われます。次に、コンピューター制御のレーザーが粉末に2D形状を描画し、粒子を融合させて立体形状を作成します。 2Dレイヤーが完成すると、プリントベッドが段階的に移動して、連続するレイヤーの印刷が可能になります。印刷されたパーツは常に未焼結の粉末で囲まれているため、サポート構造（パーツをまとめるためにFDMなどのテクノロジーで使用される一種の印刷された足場）は必要ありません。

SLSは、プロトタイピングと少量生産の両方で使用されます。利点には、幾何学的な自由度と、1回の印刷ジョブで複数の密集した部品を印刷できることが含まれます。

SLS 3Dプリンターのメーカーには、EOS、3D Systems、Prodways（産業用）、Sinterit、Sintratec、Formlabs（デスクトップ）が含まれます。

マルチジェットフュージョン

巨大なHPを印刷することによって開発されたMultiJetFusion（MJF）は、ポリマー部品を製造するためのもう1つの粉末床融合3D印刷プロセスです。

これはSLSに似ていますが、レーザーを使用して粉末の粒子を焼結する代わりに、赤外線を吸収するのに役立つ特殊なインクを粉末に付着させます。次に、赤外光が粉末に向けられ、粒子の融合を引き起こします。

MJFは、SLSとバインダージェッティングの組み合わせと見なすことができます。これは、金属部品の製造に通常使用されるプロセスです。

マテリアルジェット

バインダージェッティングと混同しないように、マテリアルジェッティングは、インクジェットプリントヘッドが材料を層ごとに堆積させる3D印刷プロセスの明確なファミリーです。

材料噴射プロセスは、光反応性材料をプリントベッドに選択的に噴射し、UV光で硬化させることで機能します。SLAに似ていますが、液体のバットはありません。パーツが完成するまで、このプロセスがレイヤーごとに繰り返されます。連続噴射を使用するプリンターもあれば、ドロップオンデマンドを使用するプリンターもあります。

マテリアルジェッティング3Dプリンターは通常、液体熱硬化性フォトポリマーで印刷しますが、これらはさまざまなマテリアル特性を示す可能性があります。

主要なマテリアルジェッティング3Dプリンターのメーカーには、3D Systems、Stratasys（PolyJet）、Xjetなどがあります。

SLM

選択的レーザー溶融（SLM）は、金属添加剤の製造プロセスであり、最終用途の部品製造のための3D印刷の最も重要な形式の1つです。

粉末床融合の一種であるSLMは、金属粉末の床に向けられたレーザーを使用するという点でSLSに似ています。しかし、粒子は単に焼結するのではなく完全に溶かすことができ、このプロセスはナイロンやポリアミドの代わりにさまざまな金属粉末を処理するために使用されます。もう1つの違いは、SLMには通常、不活性ガスを含む密閉された印刷チャンバーが必要なことです。 SLMテクノロジーの改善により、機械加工や鋳造の真の代替品になりました。

SLMには、迅速な金属のプロトタイピングから、最終用途の航空宇宙部品やチタン製医療用インプラントの製造まで、さまざまな用途があります。

主要なSLM3Dプリンターメーカーには、SLMソリューションとレニショーが含まれます。

DMLS

直接金属レーザー焼結（DMLS）は、金属部品の粉末床溶融添加剤製造のもう1つの形態です。

DMLSは、レーザーを使用して粒子を焼結するという点でSLSに似ています。ただし、ナイロンではなく金属に使用されます。 DMLSも多くの点でSLMに似ていますが、そのレーザーはSLMのように未加工物を完全に溶融するわけではありません。そのため、DMLSは通常金属合金に限定されています。

DMLS 3D印刷は、1990年代にプロセス（およびDMLS名）を開発したEOSによって支配されています。

バインダー噴射

バインダージェットは、バインダーを使用して金属、砂、またはセラミックの粉末から部品を製造する独自の3D印刷プロセスです。

バインダー噴射プロセスは、プリントベッドを粉末でコーティングし、次に粉末にバインダー（接着剤の一種）を選択的にスプレーして2D形状を作成することで機能します。接着剤のようなバインダーは、例えば、それらを一緒に焼結する代わりに、粉末の粒子を一緒に結合します。次に、ビルドプラットフォームが移動して、プリンターが次のレイヤーをバインドできるようにします。

バインダージェット部品は通常、印刷後に熱処理または浸透（別の材料を使用）して、バインダー材料を除去し、部品を強化する必要があります。

主要なバインダー噴射3Dプリンター会社には、3D Systems、ExOne、Desktop Metal、Markforged、およびHPが含まれます。

3D印刷材料

熱可塑性フィラメント（FDM）

FDM 3D印刷で使用される材料の大部分は、さまざまなサイズのスプールで利用できる熱可塑性フィラメントです。熱可塑性プラスチックは、加熱すると溶融し、冷却すると化学組成を変えずに再凝固します。これにより、押し出しタイプの3D印刷に最適です。

一般的な汎用FDM熱可塑性フィラメントは、融点が低く環境に優しいポリ乳酸（PLA）です。融点は高いが押し出しやすいアクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS）も人気があります。その他の一般的なFDM3D印刷材料には、PETGとPCが含まれます。

ほとんどの印刷可能な熱可塑性プラスチックは剛性がありますが、ゴムのような部品に適したTPEやTPUなどのFDMフレキシブルフィラメントもあります。

複合フィラメント（FDM）

多くのFDM3Dプリンターは、ガラスや炭素繊維などの添加剤で強化された熱可塑性プラスチックを印刷できます。これらの材料は、通常の熱可塑性プラスチックよりもはるかに優れた強度を持つことができます（ただし、ガラス片または細断繊維はランダムに配向しているため、材料は通常、専用の高価な印刷技術を必要とする印刷連続繊維よりも弱いです）。

液体樹脂（SLA、DLP）

SLAやDLPなどのバット光重合3D印刷プロセスの材料は、モノマー、オリゴマー、および光開始剤を含む液体感光性樹脂の形で提供されます。これらの樹脂は光源によって硬化され、固体の印刷部品を作成します。

さまざまなニーズに合わせてさまざまな樹脂が存在します。たとえば、完全に透明なものもあれば、より高いレベルの耐衝撃性を提供するものもありますが、熱可塑性プラスチックのように一般的な名前はありません。むしろ、3D印刷樹脂のさまざまな生産者がさまざまな樹脂ブレンドを生産しており、多くの場合、「標準樹脂」や「透明樹脂」などの単純なラベルが付いています。

ナイロン/ポ​​リアミド粉末（SLS）

最も広く使用されているSLS3D印刷材料はナイロンです。これは、丈夫で剛性が高く、耐久性のある3D印刷部品を製造するエンジニアリング熱可塑性プラスチックです。

SLS 3Dプリンターは、ナイロンを粉末状に焼結します。印刷できるナイロン粉末（およびその他の粉末）にはいくつかの種類があります。ナイロン12は部品やプロトタイピングに適した万能材料ですが、ナイロン11は特に強力で延性があります。アルミニウム充填ナイロンとTPUは、他のSLSパウダーオプションです。

金属粉末（SLM、DMLS）

SLMのような金属添加剤の製造プロセスは、プリンターのレーザービームで溶かすことができる金属粉末と互換性があります。これらの粉末は、ガス噴霧によって作られることが多く、流動性の高い球状粒子が生成されます。

SLMおよびその他の粉末床溶融プロセス用の3D印刷粉末として、さまざまな金属が利用可能です。これらには、高強度、高温チタン合金が含まれます。アルミニウム合金;ステンレス鋼;コバルトクロム合金;およびニッケル合金。

3D印刷ソフトウェア

3Dプリンターはデジタルマシンであるため、ソフトウェアは3D印刷プロセスで重要な役割を果たします。 3D印刷ソフトウェアの種類にはいくつかの重複がありますが（一部のソフトウェアスイートには多くの異なるツールが含まれています）、3Dモデリング、STL修復、スライス、印刷管理の4つの主要なカテゴリがあります。

3Dモデリングソフトウェア

コンピューター支援設計（CAD）ソフトウェアは、3Dモデリングソフトウェアと呼ばれることもあり、コンピューター画面上で3Dモデルを設計するために使用され、最終的には物理的な3D印刷オブジェクトに変換できます。

この種のソフトウェアを使用すると、パラメータを選択したり、コードを記述したりして、3D形状を視覚的にモデル化できる場合があります。機能には、自動モデリングツール、CAM統合、シミュレーションツールが含まれる場合があります。

一般的な3D印刷3Dモデリングソフトウェアには、TinkerCADとFusion 360（どちらもオートデスク製）、DassaultSystèmesのSolidWorks、Rhino、Blenderがあります。

STL修復ソフトウェア

STL修復またはメッシュ修復ソフトウェア（CADまたはスライスソフトウェアと一緒にパッケージ化されることもあります）は、3D印刷可能なファイルを分析および修復して、スムーズな印刷を容易にするように設計されています。

人気のスタンドアロンSTL修復パッケージには、MaterializeのMagicsとAutodeskのNetfabb / Meshmixerが含まれますが、前述のFusion360とBlenderにはSTL修復ツールが付属しています。

スライシングソフトウェア

3Dモデリングソフトウェアは、3Dモデルに関する情報を含むメッシュファイルを作成しますが、3Dプリンターはこれらのファイルを計算できません。そこで、3Dプリンタースライシングソフトウェアが登場します。

スライシングソフトウェアは、3Dメッシュを個々のレイヤーに分割して3Dプリントを順番に実行できるようにし、これらのレイヤーに関するデータをGコードとしてエクスポートします。Gコードは3Dプリンターで読み取って実行できます。

Slic3r、Cura、およびRepetierはすべて、一般的な3D印刷スライシングソフトウェアアプリケーションです。

印刷管理ソフトウェア

一部の3Dプリンターユーザー、特に一度に複数のプリンターを実行しているユーザーは、印刷ジョブを管理し、マシンのパフォーマンスとステータスを監視し、材料の供給を監視するために3D印刷管理ソフトウェアを必要とする場合があります。

印刷管理ツールには、OctoPrintのようなユーザーフレンドリーなWebベースのツールから、MaterializeStreamicsやOqtonFactoryOSのようなプロの積層造形実行システム（MES）までが含まれます。

3Dプリントの利点

CNC機械加工や射出成形などの代替プロセスに比べて、3D印刷を使用することには多くの利点があります。これらには以下が含まれます：

速度： 特に1回限りの部品のラピッドプロトタイピングでは、3D印刷が最速の製造方法の1つです。デジタルファイルは、最小限の準備で3Dプリンターに送信できます。これにより、企業は競争力を高め、研究開発サイクルと市場投入までの時間を短縮できます。

コスト： 高価な工具が必要ないため、3D印刷は、1回限りの部品や短期間の製造に非常に安価です。プロセスは加算的であり、減算的ではないため、材料の浪費も最小限に抑えられます。

幾何学的な自由： 3D印刷は、射出成形などのプロセスよりも設計上の制約が少なく、複雑なパターンや複雑な内部セクションも可能です。これは、SLSのような粉末床プロセスに特に当てはまります。これは、粉末がすべての面から印刷構造をサポートするためです。

一貫性： 3D印刷は、1回限りの部品やプロトタイプによく使用されますが、部品の品質は金型の寿命や工具の摩耗などの要因に依存しないため、実際には非常に一貫した複製が作成されます。

3D印刷の制限には、大量生産の速度低下、減法混色および成形プロセスと比較した部品強度の制限、材料費（たとえば、FDMフィラメントは同等量の射出成形ペレットよりも高価）、材料範囲の制限、および着色オプションの制限が含まれます。

3D印刷アプリケーション

3D印刷は、ラピッドプロトタイピングと短期間の生産の両方で、さまざまな業界で使用されています。

ラピッドプロトタイピング

業界全体で、3D印刷の主な用途は、研究開発中の新しい部品のラピッドプロトタイピングです。工場以外の環境でも、プラスチックや金属部品を瞬時に製造するための設備が整っているテクノロジーは他にありません。

3Dプリンターは企業が社内で利用できますが、一部の企業はサービスビューローを通じて3Dプリントのプロトタイプを注文することを好みます。

薬

3D印刷は、患者固有のチタンインプラントや外科用ガイド（SLM）、3D印刷された補綴物（SLS、FDM）、さらには3Dバイオ印刷された人間の組織などの医療部品の製造に使用できます。医療機器や機械のコンポーネント（X線装置、MRI装置など）も3Dプリントできます。

SLAやSLSなどのテクノロジーは、歯科業界でもモデル、補綴物、修復物に広く使用されています。

航空宇宙

航空宇宙産業は、優れた強度対重量比で非常に軽量な部品を製造できるため、3D印刷技術の主要な採用者となっています。部品の例には、キャビンパーティション（SLS）などの単純なコンポーネントから、GEによって開発および製造された3Dプリント燃料ノズルチップなどの画期的なエンジンコンポーネント（SLM）までが含まれます。

自動車

自動車会社は定期的に3Dプリンターを使用して、1回限りのスペアや修理、およびラピッドプロトタイピングを作成しています。一般的な3D印刷された自動車部品には、ブラケット、ダッシュボードコンポーネント、アンテナコンポーネント（FDM）が含まれます。

より極端な例としては、自動車のスタートアップであるDivergentの初期モデルなど、大きな金属製の3Dプリント構造コンポーネントを搭載した車があります。

ジュエリーとアート

SLAのような3D印刷技術は、ジュエリーの製造と修理に（間接的な製造プロセスとして）広く使用されていますが、事実上すべての種類の3Dプリンターを使用して、アートワークや彫刻を作成できます。

建設

生産品質の積層造形の進歩により、建設および建築におけるアプリケーションの範囲が広がりました。 FDMと少し似ていますが、非常に幅の広い押出機を使用するコンクリート3D印刷は、この業界で役割を果たしますが、SLMなどのより一般的な3D印刷技術を使用して、橋梁構造などのアイテムを作成できます。

3D印刷ファイル形式

3D印刷部品は、標準のCADソフトウェアを使用して設計できますが、3Dプリンターは特定のファイル形式しか読み取ることができません。機械で読み取り可能な3D印刷ファイル形式は主に4つあります。

STL： 最も一般的な3Dプリンターファイル形式であるSTLには、テッセレーションされた三角形の形式でパーツの形状に関する情報が含まれています。色、素材、質感などの情報は含まれていません。ファイルサイズは詳細に比例するため、問題になる可能性があります。

OBJ： STLよりも普及していないOBJファイル形式は、3Dモデルジオメトリをエンコードし、テッセレーションに加えて自由曲面と自由曲面を含めることができます。また、色、素材、テクスチャに関する情報を含めることができるため、フルカラープロセスに役立ちます。

3MF： Microsoftによって発明された3MFは、ファイルサイズが小さく、エラー防止のレベルが高いXMLベースの形式です。まだ広く採用されていませんが、Stratasys、3D Systems、Siemens、HP、GEなどの企業によってサポートされています。

AMF： STL形式の後継であるAMFは、はるかにスリムで、曲線の三角形と平坦な三角形のテッセレーションを可能にします。これにより、さまざまな形状の詳細なパーツをはるかに簡単にエンコードできます。このフォーマットの採用は、導入以来遅れています。

3Dプリントの設定と仕様

3D印刷では、プロセス固有の用語が使用されているため、初心者には混乱を招く可能性があります。これらの用語は、3Dプリントされた部品の仕上がりに影響を与える可能性のあるプリンターの設定や仕様を指します。

インフィル

3D印刷部品を作成する場合、部品の内部密度を表す充填率を指定する必要がある場合があります。充填率が低いと、ほとんどが中空のパーツになり、最小限の材料で形状をまとめることができます。インフィルを高くすると、強く、密度が高く、重い部分になります。

レイヤーの高さ

レイヤーの高さは、Z軸解像度と呼ばれることもあり、パーツの1つの2Dレイヤーと次のレイヤーの間の距離です。レイヤーの高さが小さいということは、Z軸に沿って、つまり上から下に向かって、より細かい解像度（および可能な限り高い詳細レベル）を意味します。レイヤーの高さが小さいということは、プリンターの品質が高いことを示していますが、ユーザーはレイヤーの高さを大きくして、より高速で経済的な印刷を行うことができます。

印刷速度

毎秒ミリメートルで測定されるプリンタの印刷速度は、マシンが原材料を処理できる速度を示します。レイヤーの高さと同様に、この値は、プリンターの最大速度またはユーザーが決定した値のいずれかを示します。通常、印刷速度が遅いほど、より正確な印刷が生成されます。

印刷温度

FDMのようなプロセスに適用できる印刷温度は、通常、熱可塑性フィラメントを加熱するプリントヘッドの部分であるホットエンドの温度を指します。一部のFDMプリンターには、加熱されたプリントベッドもあり、その温度はメーカーによって指定されます。どちらの場合も、温度は通常ユーザーが制御できます。

解決策

3D印刷では、解像度とは、ほとんどの場合、レーザービーム（SLA、SLMなど）またはプリントヘッド（FDM）のいずれかによる、X軸とY軸（幅と深さ）に沿った可能な限り最小の動きを指します。この値は、レイヤーの高さよりも測定が難しく、常にそれに比例するとは限りません。

シェル

射出成形の肉厚と同様に、シェル（またはシェルの厚さ）は、3D印刷された部品の外壁の厚さを指します。 3D印刷の場合、ユーザーは通常、いくつかのシェルを選択する必要があります。1つのシェル=外壁の3Dプリンターノズルの厚さ。 2つのシェル=その2倍の厚さなど

カラーでの3Dプリント

3D印刷は主にプロトタイピングツールとして使用されることを考えると、ほとんどのアプリケーションでは単色印刷で十分です。ただし、カラーでの3D印刷には、ハイエンドのマテリアルジェットプリンター、マルチ押出機FDMプリンター、後処理オプションなど、いくつかのオプションがあります。

ジェット技術

Stratasys、3D Systems、Mimakiなどの主要な3D印刷会社は、2Dインクジェットプリンターと同じように3Dモデルをフルカラーで印刷できるマテリアルジェットおよびバインダージェット3Dプリンターを開発しました。ただし、これらの機械は高価であり、部品が必ずしも優れた機械的特性を備えているとは限りません。

複数の押し出し

いくつかのFDM3Dプリンターには、デュアル（またはそれ以上）のプリントヘッドが付属しており、フィラメントの2つのスプール（異なる色またはまったく異なる材料）を同じ印刷ジョブで同時に印刷できます。これはシンプルで手頃な価格ですが、通常は2色に制限されています。

フィラメントスワッピング

単一押出機のFDM3Dプリンターを使用して多色印刷を行うことができます。これには、特定のポイントで印刷を一時停止し、フィラメントスプールを別の色のフィラメントと交換することが含まれます。これは非常に遅いカラー適用方法であり、各カラーの行き先を正確に制御することはできません。

印刷後に色を追加する

多くの3D印刷部品は、印刷後に染色、着色、または塗装することができます。これにより、プロセスに別のステップが追加されますが、多くの場合、品質と費用対効果の最適なバランスが得られます。

3Dプリント部品の後処理

多くの3D印刷部品は、プリントベッドから外れた後、少なくともある程度の後処理が必要です。これには、サポートの取り外しなどの重要なプロセスや、塗装などのオプションの化粧品プロセスが含まれる場合があります。一部のプロセスはすべてまたはほとんどの3D印刷テクノロジーに適用されますが、テクノロジー固有のプロセスもあります。

サポートの削除

FDMやSLAなどの3D印刷技術では、サポート構造（印刷ベッドとパーツ自体の間の垂直支柱）を印刷する必要があるため、印刷物が製造中に崩壊することはありません。

これらのサポートは、パーツが完成したら削除する必要があります。二重押出FDMマシンなどの一部のプリンターでは、サポート構造を可溶性材料で印刷できるため、液体化学薬品を使用してサポートを実際の部品から簡単に切り離すことができます。不溶性のサポートは手動でパーツを切り取る必要があり、サンディングが必要になる可能性のあるマークを残します。

洗濯と粉末洗剤

一部の3D印刷技術（SLAなど）は部品に粘着性の残留物を残しますが、他の技術（SLM、SLS）は粉末の痕跡を残す可能性があります。このような場合、部品は手動または専用の機械で洗浄するか、圧縮空気を使用して粉末を取り除く必要があります。

熱処理

多くの主要な3D印刷技術は、印刷ベッドを離れたときにまだ最終的な化学的状態になっていない材料で部品を印刷します。これらは「グリーン」パーツと呼ばれることもあります。

多くの3D印刷された金属部品は、層の融合を促進し、汚染物質を除去するために、印刷後に熱処理が必要です。たとえば、バインダージェット3Dプリンターは、金属部品の内側からポリマーバインダーを除去するために、印刷後に脱バインダーと焼結が必要な部品を製造します。

一部の樹脂3D印刷部品は、硬度を上げて使用できるようにするために、印刷後に後硬化する必要があります。

表面仕上げ

3D印刷されたパーツは、サンディングやスムージングなどのテクスチャ手順から、ペイントや着色などの視覚的な手順まで、多数の表面仕上げ技術の対象となる可能性があります。 FDMのようないくつかの技術は、サンディングを必要とするかなり粗い表面を生成できますが、SLAのような他の技術は、はるかに滑らかな表面を生成します。詳細については、表面仕上げサービスの完全なリストを参照してください。

3Dプリントと他のテクノロジーの組み合わせ

3D印刷は、スタンドアロンプ​​ロセスとして使用する必要はありません。 CNC機械加工や射出成形の競争相手と考える代わりに、実際にはこれらの他の製造プロセスを補完することができます。組み合わせの例は次のとおりです。

部品の主要部分を3D印刷してから、細かいフィーチャーをより厳しい公差でCNCフライス盤加工します

インベストメント鋳造または真空鋳造用のマスターパターンの3Dプリント

コンポーネントを3D印刷してから、インサート成形を使用してその上に構造を射出成形します

3Dプリントと他のテクノロジーを組み合わせたハイブリッド製造システムが存在します。たとえば、MazakのINTEGREX i-400AMとDMGMORIのLasertecDEDは、3D印刷とCNCフライス盤の両方を実行できます。

3D印刷は他の製造プロセスに取って代わりますか？

アナリストは、3D印刷が、次のような他の製造プロセスを冗長化できるかどうかについて長い間推測してきました。

機械加工

成形

キャスティング

ただし、AMハードウェアメーカーが3D印刷をエンドツーエンドの生産技術として位置付けようとしているにもかかわらず（たとえば、EOSのインダストリー4.0イニシアチブを参照）、実際には3D印刷は特定の特定の製造ジョブ、特に少量に限定されています。特定の材料での製造。

3D印刷は、確かに一部の分野で他のプロセスを上回っています。たとえば、ABSのような低コストのプラスチックのラピッドプロトタイピングは、ABSを機械加工するよりも印刷する方が安価であるため、現在は3D印刷が主流となっています。 3D印刷は、患者固有のチタン製医療用インプラントなどのオブジェクトを製造するための理想的なツールとしての地位を固めているようです。3D印刷の速度と幾何学的な柔軟性の両方は、このような特定の状況では一致しません。

それにもかかわらず、CNC機械加工のようなプロセスは、現在、POM、PEI、PPS、PEEKなどのエンジニアリング材料で高品質の部品やプロトタイプを製造するのに優れており、3D印刷よりもはるかに優れた表面仕上げを残しています。さらに、射出成形などのプロセスは、単純なプラスチック部品の大量生産では依然として無限に高速です。

さらに、積層造形は製造における最も重要な技術的進歩のいくつかを認識しており、製造全体でより大きな足場を築くことができますが、CNCや射出成形などのより確立されたプロセスも改良されてより高品質の部品が製造されています。

3D印刷は引き続き製造業の大きな割合を占めるようになりますが、他のテクノロジーに完全に取って代わることはありません。

10年前の3Dプリントはどのように見えましたか？

10年前、新興の3D印刷業界は、3D印刷革命と思われるものに備えていました。つまり、すべての家庭に3Dプリンターがあり、家族が冷蔵庫の交換部品など、必要になる可能性のある新しいオブジェクトを3D印刷できるようになりました。子供向けの新しいおもちゃ、または2台目の3Dプリンターを構築するためのコンポーネント。

2012年から2014年頃、MakerBotのようなFDM 3Dプリンターメーカーは、消費者市場で3Dプリンターを積極的に販売し、3Dプリンターが家庭生活と仕事生活を改善できることを一般の人々に納得させようとしました。しかし、これらの企業が3D印刷の斬新な要素を利用しようとしていること、および自社の製品がほとんど実用的でないことは明らかでした。 2012年のMakerBotのプレスリリースは、これを証明しているようです。「ボタンを押すだけでチェス全体をセットできます。友達、クラスメート、同僚、家族はあなたが作ったものを見て、「すごい！」と言うでしょう。

ほんの数年後、このいわゆる3D印刷革命は明らかに失敗し、多くの3Dプリンターメーカーはターゲットを再調整し始め、消費者の領域から、より具体的な（そして儲かる）アプリケーションがあった専門家や産業市場に移行しました。アディティブテクノロジーの

さらに、すでに専門家や産業分野にいる人々（3D SystemsやStratasysなどの企業）は、3D印刷のアイデアをプロトタイピング技術として分解し、代わりに実行可能な大量生産ツールとして位置付けようとし始めました（メーカーは工場全体を3Dプリンターで満たし、3Dプリンター管理ソフトウェアを購入し、3D印刷コンサルタントを雇うことが期待されるため、3D印刷業界。

10年後の3Dプリントはどのようになりますか？

3D印刷会社は、すべての家庭に3Dプリンターを設置するという見通しを放棄しました。ただし、10年以内に、より多くの工場で何らかの形の積層造形が見られると予想される場合があります。

3D印刷は、2012年よりも今日の一般の人々の間で話題になっているものではありませんが、このテクノロジーは専門家や産業の世界でペースを上げ続けています。

最近のレポートによると、市場調査会社の3DPBM Researchは、金属積層造形の価値が2020年の16億ドルから2030年までに300億ドルに成長すると予測しています。これは主に、AMを生産ツールとして再配置し、より高度な開発を行うことによるものです。 -パフォーマンスエンジニアリング資料。 （そうは言っても、3D印刷は多くの業界で価値のあるプロトタイピングツールであり続け、プロトタイピングアプリケーションは技術的改善から等しく恩恵を受けるでしょう。）

ただし、成長しているのは金属AMだけではありません。 HPのMultiJetFusionのような技術は、プラスチック印刷に新しい可能性を開き、Carbonのような革新者は、光重合のカテゴリーで新しい高速プロセスを開発しました。 3Dバイオプリンティングやマイクロ3Dプリンティングなどのニッチ分野も定期的に新境地を開拓していますが、コンポジット3Dプリンティング（連続カーボンファイバー3Dプリンティングなど）も増加しています。IDTechEXは、コンポジット3Dプリンティング市場が2030年までに17億ドルの価値があると予測しています。

つまり、3D印刷は、多くの分野にわたる他の製造プロセスの深刻な競争相手になります。

中国では3Dプリントはどのように発展していますか？

中国には、UnionTech（SLA）、Farsoon（DMLS、SLS）、Shining 3D（FDM、DLP）、Creality（FDM、DLP、SLA）などの有名な3Dプリンターメーカーがいくつかあります。中国とアジア太平洋地域は、最も急速に成長している3D印刷市場のひとつであり、広く採用されています（政府のインセンティブのおかげもあります）。

At present, AM activity in China is concentrated in Shanghai, Xi’an, Guangdong (where 3ERP is headquartered), and the Bohai Economic Rim, which includes Tianjin, Hebei, Liaoning, and Shandong. Some major western AM companies like 3D Systems, Stratasys, and EOS have offices in Shanghai.

Although production of Chinese 3D printers is dominated by FDM and resin technologies, around half of printers sold in China are for industrial use (as opposed to personal or small-scale professional use).

In October 2020, market research company CONTEXT found that China’s 3D printing market had been far more resilient in the face of the pandemic than other markets and was playing a major role in the recovery of the global 3D printing market.

How to outsource 3D printing services?

Investment in 3D printing hardware and software is not suitable for all businesses, and many successful companies outsource their 3D printing needs to third parties, such as online 3D printing service bureaus (for one-off projects) or with prototyping and manufacturing partners like 3ERP (for one-off projects or repeat orders).

When outsourcing 3D printing services, it is important to consider whether your business needs design and production services, or production services only. (Bear in mind that a poorly executed 3D model may not 3D print successfully.)

In general, however, ordering 3D printed parts from a third party is simpler than ever. Many manufacturers are able to commence 3D printing with just a digital 3D model, although more important projects may also require a technical drawing to convey extra information such as materials, colors, and tolerances. Some 3D printing service providers (3ERP included) will offer advice on suitable 3D printing technologies and materials for your project.

See our 3D printing services in full, including available technologies and materials, or request a quote for your 3D printing project.