選択的レーザー焼結（SLS）3D印刷とは

選択的レーザー焼結またはSLS3D印刷は、高品質の3D印刷部品を求める多くの企業、愛好家、および発明者によって使用される人気のある技術です。このプロセスでは、CADモデルによって制御されるレーザービームを使用して粉末材料を融合し、3Dプリントモデルを作成します。

SLS印刷はユニークです。ただし、より適切に使用するには、高度な知識と理解が必要です。この記事では、SLS 3D印刷の概念を紹介することにより、選択的レーザー焼結とは何かという質問に答えます。次に、プロセスと、それをプロジェクトに適用する方法について説明します。続きを読む！

概要：SLS印刷とは何ですか？

SLS印刷は、レーザーを使用して粉末材料を溶融し、剛性のある3Dモデルを形成する技術です。ほとんどの企業は、幾何学的に複雑な製品を作成するための高精度と適合性のためにそれを好みます。

SLS印刷の簡単な歴史

テキサス大学の学生で機械工学の教授であるCarlDeckardとJoeBeamanは、SLSAMテクノロジーを開発しました。この方法は粉末床融合技術であり（つまり、熱エネルギーを使用して粉末床の領域を選択的に融合することを含みます）、1980年に特許を取得しました。

方法が大幅に改善されたため、プラスチック、セラミック、ガラスなどの多くの材料に適しています。その結果、高価で複雑であるにもかかわらず、ステレオリソグラフィーや溶融堆積モデリングプロセスのように広く採用されています。

SLS 3D印刷はどのように機能しますか？

SLS 3D印刷は、精度、精度、品質の3D印刷部品で知られる独自の技術です。以下は、それがどのように機能するかについてのステップバイステップガイドです：

CADファイルを準備する

CADソフトウェアを使用してCADファイルを設計し、3D印刷可能なファイル形式（OBJやSTLなど）でエクスポートします。印刷設定、モデルの向きと配置、印刷時間の見積もり、およびスライスを指定します。 CADファイルを準備したら、指示をプリンタに送信します。

プリンタを準備する

3Dプリンターの準備は、使用しているプリンターの種類によって異なります。従来のSLS3Dプリンターを準備するには、広範なトレーニングが必要になる場合があります。ベンチトップSLSプリンターの場合、シンプルで効率的なものがあります。

印刷

オペレーターは、ビルドチャンバーにあるプラットフォーム（粉末床）に粉末材料を堆積させます。次に、SLS 3Dプリンターは、CAD設計の制御下で、プラットフォームの特定の部分でレーザーを使用して粉末を焼結します。

これにより、未溶融の粉末材料の塊にソリッド3Dプリントパーツが作成されます。融合後、プラットフォームはビルドチャンバーまで1層下がり、プロセスが繰り返されます。

冷却

ビルドチャンバーは、3Dモデルの最適な機械的性能を確保するために、プリントエンクロージャーの内側と外側をゆっくりと冷却します。

後処理

オペレーターは、完成した部品をビルドチャンバーから取り出し、未溶融の粉末材料から分離します。未溶融の粉末材料はリサイクル可能であり、3Dプリントされたモデルは後処理プロセスにかけることができます。

SLS印刷の利点

SLS 3D印刷は、その利点に基づいて、いくつかの業界で人気のある技術です。以下は、このプロセスのいくつかの利点です。

サポート構造は必要ありません

SLSは、ステレオリソグラフィー（SLA）や溶融堆積モデリング（FDM）などの他の積層造形プロセスとは異なり、特殊なサポート構造を必要としません。これは、印刷中に未焼結の粉末が存在するためです。

複雑なデザインを作成する機能

サポート構造により、SLS3D印刷は非常に複雑なデザインの作成に適しています。このテクノロジーにより、設計者は、従来のプロセスでは不可能だった設計のさまざまな可能性を探求し、解き放つことができます。設計面でのもう1つのユニークなSLSの利点は、設計者が複数の部品を必要とする複雑なアセンブリを1つに統合できることです。

高い生産性

SLS 3D印刷は、完成品の機能を損なうことなく、最速の積層造形技術の1つです。 FDMなどの層堆積法と比較して、プロセスも非常に正確です。

3Dプリンターのビルドスペースが最大化され、複数のパーツを処理できるため、生産性が高くなります。これは後処理時間にもなります。

部品あたりの競争力のあるコスト

プロセスを使用する部分あたりのコストは、機器の所有権、材料、および人件費を考慮した後にのみ可能です。 SLS 3D印刷は、次の理由により、部品あたりのコストが低くなります

。

• 寿命全体にわたってより多くの部品を生産できます。
• 未焼結の材料はリサイクル可能であるため、レーザー焼結粉末材料の無駄を最小限に抑えます。
• ワークフローには自動化があり、人的エラーを減らし、生産性を向上させます。

デザインの簡単な変更

SLS印刷により、デザインを簡単に変更できます。したがって、設計者は同じ機械と材料を使用してプロトタイプと最終用途の部品を作成できます。この変更の容易さにより、従来のプロセスとは異なり、コストと時間の消費が少なくなります。

SLS印刷のデメリット

SLS積層造形はいくつかの業界で人気がありますが、欠点もあります。以下に注意する必要のあるものをいくつか示します。

原材料の制限

これは、SLSAMに適した材料の種類に関する制限です。この技術はプラスチックポリマー、セラミック、ガラスに適しており、ナイロンが最も一般的です。したがって、SLSの利点を重視する人にとっては、原材料の制限が制限される可能性があります。

健康要因

SLS印刷で使用される原材料は粉末状であり、注意を払わないと吸入する可能性があります。これは、喘息や癌などのいくつかの健康状態につながる可能性があります。また、製造業者は、オペレーターが手袋、エアフィルターマスク、およびその他の適切なボディカバーを着用して身を飾ることを確実にするために多くの費用を費やす必要があります。

SLSプリンターのコスト

一般的に、SLSプリンターはコストが高くなります。ベンチトップSLSプリンターは、従来のプリンターよりも安価ですが、SLAやFDMなどの他のテクノロジーと比較して価格が高くなっています。

後処理が難しい

SLS 3D印刷部品はざらざらした質感を持っており、機械的およびテスト目的に適用できます。それらの複雑なデザインとテクスチャーは、適切な後処理方法の選択を困難にします。例えば、染色は操作が簡単なため、塗装よりも好ましい。ただし、染色によって部品の寸法が大きくなる可能性もあるため、寸法が損なわれていない製品の仕上げには適していません。

選択的レーザー焼結の材料

SLS材料は常に粉末状であり、プラスチックポリマー、セラミック、ガラスが含まれます。多くの材料の中で、ポリアミド/ナイロンは、その理想的な焼結挙動と機械的特性（耐久性、環境安定性、耐衝撃性など）のために最も一般的です。 SLS印刷には多くのバリエーションが使用されており、それぞれがさまざまな業界に適しています。以下は、プロジェクトに適用できるバリアントです。

ナイロン11

ナイロン11はひまし油から作られています。それは、より高い延性、柔軟性、強度、耐衝撃性、耐薬品性、低吸収性、および耐摩耗性を備えています。したがって、治具や固定具、スナップ、クリップ、ヒンジなど、リビングヒンジを必要とする部品の製造に最適です。

ナイロン12

ナイロン12は、その汎用性、高い耐衝撃性と耐熱性、耐久性、およびさまざまな環境条件下での安定性で知られる、より一般的なSLS3D印刷材料です。また、優れたディテールと寸法精度を備えているため、高性能プロトタイピングに適した素材です。また、硬くて丈夫ですが、他のナイロンよりもわずかに粗く、恒久的なジグ、固定具、工具の製造に適用できます。

ナイロン12GF

ナイロン12GFは、ガラスを充填した複合SLS3D印刷材料です。優れた機械的剛性、優れた寸法安定性、熱安定性、および優れた表面仕上げを備えているため、いくつかの産業環境に適しています。

アルミニウム充填ナイロン

アルミ充填ナイロンは、金属光沢の高い部品に適しています。アルミ部分のため、剛性が高く、熱伝導率が高いです。ただし、導電性はありません。この材料は、迅速な工具や固定具に適しています。

カーボンファイバー入りナイロン（PA-FR）

カーボンファイバー入りナイロンは、剛性と軽量性で知られる素材です。高温や高性能の状況で製品を使用できるようにするのに適しています。これには、スポーツ用品、高速工具、ドローン、レースの製造が含まれます。

SLS印刷の後処理オプション

印刷後、SLS3D印刷部品を直接使用できます。ただし、印刷されたパーツを他の後処理オプションにかけることもできます。 より良い美学または機能性のために。一般的な後処理オプションは次のとおりです。

ビードブラスト

ビードブラストは、研磨材を表面に押し付ける一般的な後処理方法です。関連する材料は、滑らかな表面を実現したり、材料の表面のバリを除去したりするのに適したガラスまたはプラスチックの「ビーズ」です。ビードブラストの対象となる部品の寸法にわずかな変化があります。したがって、細部が重要な部品には適していません。

研磨

研磨は、滑らかで光沢のある表面を備えた3Dプリントパーツを実現するためのもう1つの後処理方法です。それは表面をきれいにし、化学処理を適用することを含みます。美学では研磨がより重要です。たとえば、自動車業界はこれを使用して、重要な鏡面反射を実現しています。

電気めっき

電気めっきは、電気化学的セットアップを介して別の金属を使用して焼結部品をコーティングすることを含むプロセスです。ここで、焼結部は陰極であり、コーティング金属は陽極である。両方とも溶液に浸され、直流を流すと、金属が焼結部品をコーティングします。電気めっきされた3D印刷部品は、強度と機能が向上した導電性になります。コーティングに使用される材料によっては、美的にも魅力的になる可能性があります。

染色

染色では、3D印刷されたパーツに染料または顔料を塗布して、美観を実現します。印刷された部分は洗浄され、染料容器に浸されます。染料の種類によっては、接着剤が必要になる場合があります。染色すると、内面と外面が完全に覆われ、パーツが深さまで浸透します。使用すると部品の寸法が大きくなり、部品の寸法を抑える必要のある製品には不向きになります。

塗装

塗装では、3D印刷されたパーツに、顔料、塗料、色などのいくつかの物質を塗布します。 SLS 3D印刷部品は、耐摩耗性、表面硬度、水密性、および限界マークと汚れで塗装できます。塗装により部品の寸法も大きくなります。したがって、部品の寸法を重要視する必要がある製品には適さない場合があります。

SLSプリンターの種類

すべてのSLSプリンターは、前に強調表示された手順に基づいて動作します。ただし、レーザーの種類、ビルドボリューム、3Dデザインによって違いがあります。市場には多くの種類のSLSプリンターがあります。ただし、これらは主に2つのカテゴリに分類されます。

・ 従来の選択的レーザー焼結3Dプリンター

従来のSLS3Dプリンターは、価格が高く、ビルド量が多いため、サービスビューローや大企業に適したプリンターです。それらは、焼結に単一または複数の高出力レーザーを使用し、粉末材料の酸化と劣化を防ぐために不活性環境を必要とします。

従来のSLS3Dプリンターは大量のスペースを占有し、最小のものは約10m²のスペースを占有します。また、開始価格が約$ 100,000で、コストも高くなります。その結果、多くの企業がアクセスできなくなります。

・ ベンチトップ産業用選択的レーザー焼結プリンター

ベンチトップ産業用SLSプリンターは、機能にトレードオフがあるため、従来のプリンターとは異なります。トレードオフは、部品の品質の低下と複雑な手動ワークフローである可能性があり、これは産業および生産環境での使用に影響を及ぼします。従来のプリンタに比べてサイズは小さいですが、ビルドボリュームは小さくなります。それにもかかわらず、それらは高品質の部品を生産します。

SLS印刷の産業用アプリケーション

SLS 3D印刷は、多くの業界で製品開発に使用される一般的なプロセスです。以下は、テクノロジーを使用しているいくつかの業界とその産業用アプリケーションの例です。

・ 航空宇宙産業

航空宇宙産業で使用される一部の部品は、通常、SLS3D印刷技術によって製造されています。エミレーツ航空などの航空会社は、このテクノロジーを使用して、ビデオ監視シュラウドやエアベントグリルなどの航空機の内装部品や客室コンポーネントを製造しています

・ 自動車産業

SLS印刷技術は、自動車産業の革新を可能にします。たとえば、自動車の設計者は、モータースポーツの他の従来の技術よりも高速で自動車の設計を改善できます。これは、アルファロメオが自動車の空力開発でSLS3D印刷を活用する方法に見られます。

・ 消費者産業

消費者業界も、いくつかの製品の製造にSLS印刷を使用しています。たとえば、高級消費者企業のシャネルは、マスカラブラシの製造にSLSテクノロジーを使用しています。このテクノロジーにより、シャネルはマスカラブラシのデザインを最適化することができました。

その他の用途には、アディダスなどの企業がカスタマイズされたインソールやサンダルを製造するための技術を使用する靴製品での使用が含まれます。

・ ヘルスケア

SLS 3D印刷は、ヘルスケア業界で必要とされる一般的な特性である剛性の向上で知られる部品を製造します。ここでは、すぐに使用できる患者固有の医療機器を社内で製造するのに適しています。これらには、義肢装具（つまり、四肢の交換+ブレース）および外科用モデルとツールが含まれます。

RapidDirect – SLS印刷 サービス

選択的レーザー焼結は、他の利点の中でも精度、精度、生産性に基づいて多くの業界で人気があります。テクノロジーをマスターするには、研究を愛する心が必要です。したがって、この記事では、可能な限り簡単な方法で概念を紹介しました。この方法は簡単です。ただし、適切なサービスへのアウトソーシングは、最良の選択的レーザー焼結プロセスを体験するための適切なアプローチです。

RapidDirect SLS印刷サービスは、見つけることができる最高のSLSサービスの1つです。テクノロジーに精通したエンジニアのチームがあれば、問題なく品質が保証されたプロジェクトを実現できる可能性が高くなります。

私たちは、SLSを使用して高品質の部品を製造するためのリソースを備えたISO 9001：2015認定企業です。私たちにアウトソーシングすることで、設計ファイルをアップロードするとすぐに、迅速なリードタイム、見積もり、およびDfM分析を楽しむことができます。

よくある質問

低生産のためにSLS印刷を使用できますか？

はい、SLS3D印刷を低生産の実行に使用できます。現在、これは低生産工程での射出成形の代替手段です。ここでは、このテクノロジーは複雑な形状や形状の部品の製造に適しています。

ラピッドプロトタイピングにSLS印刷を使用できますか？

はい、SLS 3D印刷を使用して、機能性ポリマーのプロトタイプを迅速に作成できます。設計の自由度と精度が高いため、FDMやSLAなどの他の手法よりも優れています。その結果、この技術で作られた部品は、優れた一貫した機械的特性を備えています。

SLSとSLMの違いは何ですか？

SLS印刷とSLM印刷は、独自の特性と機能を備えた2つの人気のある3D印刷技術です。 SLSでは、レーザーを使用して、材料を融点未満の温度に上げることにより、粉末材料を溶融します。ナイロン、ガラス、セラミックなどのプラスチックポリマーと互換性があります。一方、SLMは粉末材料を融点まで上げることで溶融します。金属材料に適しています。

SLS 3Dプリンターを使用することの主な欠点は何ですか？

プロセスを使用する際にメーカーが直面する主な欠点は、原材料の制限です。現在、この方法は、PA-11、PA-12、PEEKなどのプラスチックポリマーにのみ適しています。したがって、このプロセスとその利点は、製造でより一般的な金属などの他の材料には適していません。