レジン vs フィラメント3Dプリンター：実用的選択ガイド

3Dプリント技術には2種類の方式があります。FDM（熱溶解積層法）とSLA（光造形法）またはDLP（デジタル光処理）です。

それぞれ異なるタイプの3Dプリンターを使用します。興味深いことに、両方ともプラスチックを使用しますが、形態が異なります。

レジン vs フィラメント 3Dプリンター

本記事では、3Dレジンプリンターとフィラメントプリンター、それらが使用する技術、動作原理を解説し、あなたのプリントニーズに応じてどちらを選ぶか判断できるようにします。

SLA/DLP vs FDM の解説

レジン3Dプリントでは、最も一般的で人気のあるプロセスがSLA（光造形法）とDLP（デジタル光処理）です。レジンプリンターは高品質なレジンプリントを生成します。

SLAプリンター技術

デスクトップSLA 3Dプリンターの特徴には、透明な底面と非粘着性表面を持つレジンタンクが含まれます。非粘着表面は、液体プラスチックレジンが固化して物理的な3Dオブジェクトになる層を提供します。

さらに、形成された層を表面から容易に剥離できるようにします。

レジンプリントとSLA 3Dプリンターの仕組み

レジンとは、SLA 3Dプリントで3Dモデル製造に使用される重要なプラスチックである熱硬化性材料を指します。

SLAはアディティブ・マニュファクチャリング（積層造形）プロセスを使用します。この技術はレジン3Dプリントとも呼ばれます。特筆すべきは、レジンプリンターが光源、ビルドプラットフォーム（プリントベッド）、レジンタンクを使用する点です。

SLAプリントプロセス

SLAレジンを一定量のUV光に露出させると、短い分子鎖が互いに結合し、モノマーとオリゴマーを重合させて固体または柔軟なオブジェクトを作る化学プロセスが始まります。

その後、イソプロピルアルコールを使用して、ビルドプレートから完成モデルを取り外すのを助けます。これは層間接着を付加します。

レジンの種類

メーカーは、他のSLA 3Dプリンターで使用できる、またはレジンプリントの好みに応じたさまざまなレジンプリントパックを製造しています。

• 標準レジン
• タフレジン
• クリアレジン
• キャスタブルレジン

プリント材料としてのレジンのメリット

• 最高品質の3Dオブジェクトをプリント
• パターンのような強固な構造を製造
• プリントプロセスを高速化
• さまざまな業界で多くの用途とアプリケーションを楽しむ
• 未使用レジンを排出・保存して将来使用可能
• レジン3Dプリントは魅力的な外観

プリント材料としてのレジンのデメリット

• 臭いが強い
• こぼれやすい
• 硬化に光が必要
• レジン取り扱いに手袋が必要
• 未硬化レジンの排出とモデル取り外しに時間がかかる
• 使いにくい
• 完成レジン3Dモデルを硬化・洗浄・乾燥する必要あり
• 機械もレジンも高価

レジン3Dプリントの用途

レジン3Dプリントは極めて高品質なプリント製造で人気です。したがって、高品質レジンプリントの特徴により、ジュエリーやフィギュア制作でレジンが魅力的です。

FDMプリント技術

FDM（熱溶解積層法）技術は、熱可塑性フィラメントを使用して、固体で耐久性があり、寸法安定性のあるパーツを作る特殊な3Dプリンターを使用します。

また、高い精度と再現性で3D品質プリントを製造します。

その後、溶融フィラメントがプリンターノズルからビルドプラットフォーム上に層ごとに堆積され、プリンターが目的の設計を達成するまで続きます。

3D FDMプリンターの仕組み

FDMプリント技術とは、FDM 3Dプリンターノズルが垂直・水平に動きながら、押出ノズルが溶融熱可塑性材料の層を積層し、層ごとに3Dオブジェクトを作成する技術を指します。

プリンターノズルが最初の層を完了すると、プリンターは自動的にノズルを下げ、前の層の上に次の層をプリントします。同じ要領で層ごとにプリントプロセスが続き、プリンターが目的の設計を作成します。

その後、プリントオブジェクトからサポート材を取り除いて、目的のプリントを得られます。

フィラメントプリント

FDMプリント技術で使用される特殊な3Dプリンターは熱可塑性フィラメントを使用します。また、3Dプリントフィラメントはさまざまな種類とブランドがあります。

FDM 3Dプリントで使用される3Dフィラメントの種類：

• ABS
• PLA
• PET
• PETT
• Nylon
• PVA
• Sandstone
• HIPS
• カーボンファイバー

FDMプリント技術のメリット

• 経済的
• フィラメント再利用可能
• クラウドサービング3Dプリントを可能にする
• 複雑なプロセスではない
• 多様な材料選択肢を提供
• ポータブル
• コンパクトな設計を製造

FDMプリント技術のデメリット

• 粗い表面の製品を製造
• 反りの課題が常態化
• ノズル詰まりが持続
• 層のプリントに長時間かかる
• 層間接着の課題
• 弱い強度のモデルを製造
• 頻繁なベッドキャリブレーションが必要

FDM 3Dプリントの用途

FDMは一部でFFF（熱溶解フィラメント製造法）とも呼ばれ、アディティブ・マニュファクチャリング技術ファミリーで最も使用され、人気のある技術の一つです。

FDM技術に関連する主要用途：

• プロトタイプ
• 義肢
• ギフト
• 産業用途
• 建築
• 術前モデル
• 家庭用品

DLPプリント技術

DLPはSLAプリント技術と類似しています。したがって、SLAとDLPは多くの類似点を持ち、唯一の例外はUVライトを使ってオブジェクトをプリントする方法です。

より重要なのは、DLPがデジタル投影面を光源として使用するのに対し、SLAはレーザーを使用する点です。

レジンプリンターの仕組み

特殊なレジン3Dプリンターは粉末やプラスチックフィラメントを使用しません。代わりにレジンを3Dプリントに使用します。また、SLAプロセスはプリンターのビルドプレートで行われます。

SLA 3Dプリンターローラーがプラットフォーム上に薄いレジン層を広げます。レジンが液体状態のため、プラットフォーム全体を素早く覆います。レジンの広がりにより、層は均一な厚さを享受します。

その後、レーザーが触れた領域を硬化させ、新しい部分は液体のまま残ります。また、プリンターがモデルをわずかに下げ、ローラーが新しい層を広げられるようにします。

SLAプリントプロセスは、この2ステップを目的の3Dモデルが完成するまで繰り返します。特筆すべきは、レーザーが触れた領域を固化させ続け、それらを設計プリントの一部とする点です。

このアディティブ・マニュファクチャリングプロセスは、プリンターが目的の3Dモデルのプリントを完了するまで続きます。

レジン vs フィラメント コスト

3Dプリンター愛好家として、プリンター購入時にはプリンターコスト以外の要因も考慮する必要があります。本質的には、プリンター消耗品の予算について考えるべきです。

フィラメントまたはレジンのコストが、3Dプリンター購入の決定に影響します。また、プリンターアクセサリーコストと所要時間も、プリンター購入決定を左右する他の考慮事項です。

レジンとフィラメントのコスト比較

フィラメントプリンターとレジンプリンターのコストを比較すると、フィラメントが3Dプリンター業界市場で見つけられる最も安価で手頃なプリンターとしてトップに出ます。

さらに、3Dプリンターの運用とプリントプロセスのすべてのコスト面でフィラメントが優位です。

初心者にとって、SLA/DLP 3Dプリンターは市場に少ないという単純な理由でかなり高価です。一方、FDM 3Dプリンターはプロフェッショナルと3D愛好家の間で広く普及しています。

また、FDM 3Dプリンターのコストは過去数年間で下降傾向にあります。3Dプリンターコストはブランドと提供機能によりますが、一般的に200ドル以下で手頃なFDM 3Dプリンターが見つかります。

SLA/DLP 3Dプリンターコストについては同じことは言えません。

見るべきもう一つの要因は、プリンター消耗品と維持費です。ここでもFDMがSLAプリンターを上回ります。

FDMフィラメントスプールは25ドル以下で入手可能です。定期的なメンテナンス頻繁に行うため、プリンターノズルの交換も必要になるかもしれません。

対照的に、レジンとレジンタンクをより頻繁に交換する必要があります。さらに、レジンタンクは約40ドル、レジン1リットルは約80ドルかかります。

最終分析では、レジンプリンターはFDMプリンターより遥かにコストがかかります。 したがって、FDMで3Dプリントすることでコストを抑えたいかもしれません。

レジンはフィラメントより強いか？

いいえ、レジンはFDMフィラメントと比較して弱いです。レジン3Dプリントはプレミアムブランドでより強固になりますが、フィラメントの機械的特性により、2材料間ではフィラメントの方がはるかに強いです。

また、最強レジンブランドの一つであるFormlabs Tough Resinは、引張強度8080 PSIでポリカーボネートフィラメントより速く白化します。

また、最も人気のあるレジンの多くは、かなり頑丈なフィラメントと比較して脆いです。

これが、製造会社が強度と耐久性があり、長期間の酷使に耐えられるパーツを作りたいとき、SLA/DLP技術よりFDM技術を好む理由です。

3Dプリントレジンの強度は？

SLA 3Dプリント技術は、最高品質で詳細で美しい表面仕上げのモデルをプリントします。

しかし、挑戦的で耐久性があり、機能的なパーツをプリントすることを考えるとき、ほとんどの標準レジンがフィラメントのような他のプリント材料と比較して脆いため、SLAよりFDM技術を高く評価せざるを得ません。

それでも、SLAはレジンの強度不足を緩和する強力なレジンブランドを導入し、一定の成功を収めています。さらに、研究ではより剛性の高いレジンが標準レジンより強い可能性があると結論付けられています。

この高い引張強度により、以前はFDMフィラメントのみで製造されていたより剛性の高いパーツをプリントできるようになります。

結論

本記事は、SLA/DLPレジン3DプリントとFDMフィラメント3Dプリントを取り巻く重要な問題を詳述しました。

より重要なのは、SPLとFDMプリンター両方の仕組みに関する議論が、3Dプリントの世界がどう機能するか理解する助けになる点です。