SLAとDLP：3Dプリントに適したレジンの選び方

市場にはSLAとDLPプリントに使用できる様々な種類のレジン材料があります。どちらを選ぶ前に、これらのレジンをプリントするために使用される技術、利点、欠点を知っておくべきです。

SLAとDLP技術は似たような方法でパーツを生成し、特徴もほぼ同一です。それらを分ける主な違いは、レジンを硬化させるために使用される光源です。

このガイドでは、SLAとDLPについて深く掘り下げ、それぞれの材料を使用する際に必要なことを理解していただきます。

SLA 3Dプリントとは？

滑らかな表面と複雑なディテールが必要なら、SLA 3Dプリントが適しています。

ステレオリソグラフィー（SLA）3Dプリントは、UVレーザービームを使用して液体レジンを層ごとに固体に硬化させ、三次元オブジェクトを作成するプロセスです。

SLAプリントプロセスはVAT重合技術を利用してレジンタンク内のレジンを硬化させます。ビルドプレートはレジンタンク内に配置され、レジンの層全体が表面全体を覆うようになっています。

UV光が光重合体の最初の層をスキャンすると、レジンは光化学的に固化します。これは紫色の光に敏感であるためです。

層が完了すると、プラットフォームは1層分下がり、スイーパーブレードが硬化した表面を未硬化レジンの層で再コーティングします。光源が新しい層を固化させ、このプロセスが繰り返され、パーツが一度に1層ずつゆっくりと構築されます。

また、焼結と呼ばれる追加の後処理ステップが必要で、すべての層が融合するまでパーツを加熱します。焼結により、単なる硬化だけでは得られないより強く耐久性のある材料になります。

しかし、この追加ステップにより生産時間が長くなり、コストが増加します。

SLA 3Dプリンターとは？

SLA 3Dプリンターには、3Dオブジェクトを載せるベースがあります。レーザービームがモデルの表面をスキャンしながら1軸に沿って移動します。

各層がスキャンされるたびに、プリンターはわずかに上に移動して次の層を追加します。各層が前の層の上に構築され、モデル全体が完成するまで続きます。

SLAプリンターの仕組み

マシンはパターンを光重合体材料の薄い層にコピーします。

光重合体を異なる波長の光に露出させることで、最終製品の厚さを制御できます。例えば、赤色光はポリマーを急速に硬化させ、青色光は大幅に遅くします。

SLA 3Dプリンターは微細なディテールを持つプリントを生成します。つまり、この方法で作られたオブジェクトはリアルに見える傾向があります。しかし、SLAで作業することにはいくつかのデメリットもあります。

• 大型アイテムの製作には不向きです。スキャンヘッドが1方向にしか移動しないため、大きなものを作るには複数回のパスが必要です。
• SLAは他のタイプの3Dプリンターと比べて遅いです。1層をスキャンするのに数分かかります。
• SLAは直射日光下で最もよく機能します。屋内ではうまく機能しません。

DLP 3Dプリントとは？

DLPプロセスは物理モデルの代わりにデジタルデータファイルで動作します。

DLPプリンターはデジタルライトプロジェクターを使用して、光重合体と呼ばれる感光性材料に画像を投影します。

コンピューターがこれらのファイルから一連の断面を生成し、それぞれの断面を平らな表面にプリントアウトします。完了したら、それらを積み上げて最終製品を作成します。サポート構造は不要です。

プロジェクターはデジタルマイクロミラーデバイスチップを使用し、レジンを強化するコード化された光パターンを投影・制御します。すべてのピースがテスト済みであるため、何かが完璧にフィットするかどうか心配する必要はありません。

DLP 3Dプリントの用途

プリント速度と効率の高さから、DLP技術はプロトタイプや大量生産に適した小ロット生産によく使用されます。

DLPは逆さまにプリントするか？

DLPプリンターは逆向きにプリントできます。しかし、この機能には代償が伴います。プリント前に材料を予熱する必要があります。逆向きにプリントされたオブジェクトには、あまりサポートが利用できない可能性があります。

一部のメーカーは、完成後に動かないアイテムにのみサポートを使用することを推奨しています。

どちらが速い？SLAかDLPか？

デジタルライトプロセッシングはステレオリソグラフィーより高速です。DLPプリンターは通常、SLAマシンよりも短時間でアイテムを生産します。DLPプリンターには可動部品が1つしかありません：Z軸でプラットフォームを上下させるために必要なステッピングモーター（Amazonでチェック）です。

DLPプリンターの動作とビルドプレート上のオブジェクト数には違いがなく、レイヤー高さのみが関係します。これは、LCD画面が同じビルドプレート上で1つのオブジェクトを点灯させるのと20個のオブジェクトを点灯させるのとで時間差がないためです。

いずれのマシンも生成される品質は、設計ファイルが完成品の実際の寸法とどれだけ一致するかに大きく依存します。

設計者が誤った情報を提供すると、プリンターは次の材料層をどこに配置すべきか分からず、不良品を生成します。2つの技術を比較する際は、それぞれの長所と短所を個別に検討してください。

SLAとDLPの選び方

短納期を求めているなら、DLPが適しているかもしれません。まずはDLPを試してみることをお勧めします。開始までにそれほど時間はかかりません。ニーズを満たしていると判断したら、SLAに進むことができます。

両プロセスとも、特定の用途によってメリットとデメリットがあります。以下の点に留意してください：

SLAとDLPの違い

SLAはDLPよりわずかに優れており、解像度と精度において鋭いコーナーを持つ微細なプリントを生成します。SLAプリンターはZ解像度25ミクロンで非常に複雑な形状を生成できますが、DLPプリンターは50〜100ミクロンの解像度を提供します。

SLAは高価な機器を使用するため、FDMなどの他の技術よりも導入が困難です。DLPプリンターは対抗馬と比較して比較的安価です。しかし、高品質なものを求めるなら、常にそれ相応の価格がついてきます。

大量の小型製品を扱う予定なら、SLAはDLPよりも単位あたりのコストが高くなるでしょう。SLAは大規模生産に最適です。

高価なツールへのアクセスを心配する必要はありません。標準的なOSソフトウェアを実行する普通のデスクトップコンピューターがあれば十分です。SLAは熱ではなくUV光を使用するため、デリケートなコンポーネントを損傷する心配なくオブジェクトを作成できます。

両方ともプリント中に物を保持するフレームが必要ですが、SLAはそれらのフレームを構築するために追加材料を必要とし、DLPは不要です。したがって、小さなアイテムの作成にはSLAが、大きなものにはDLPが優れています。

さらに、SLAマシンはDLPユニットより高速にプリントする傾向がありますが、必ずしも安価ではありません。

DLPではすべての層が硬化するまで待つ必要があるため、SLAよりもパーツ製作に時間がかかります。ほとんどのSLAシステムにはソフトウェアパッケージが付属しているため、ユーザーはプログラミングを心配する必要がありません。ファイルをロードして作業を開始するだけです。

精度が低く速度も遅いにもかかわらず、DLP技術は層を一度に1つではなく層ごとに積み上げるため、より高強度のパーツを生成します。

最後に、DLPプリンターはSLAデバイスより清掃が簡単です。レーザーを使用しないため、SLAのように有害なヒュームを残しません。

DLPはFDMより優れているか？

両技術とも印象的な結果を生成できます。個人の好みに基づいてどちらかの方法を好む人もいます。DLPはDLPより高い精度を提供する傾向があります。FDMはプラスチックフィラメント（Amazonでチェック）を使用してより強いパーツを生成します。

DLPは、マシンが加熱される際に放出されるヒュームにより頭痛を引き起こすことで知られています。DLPデバイスの所有者の多くは、片頭痛や吐き気を経験したと報告しています。

FDMは溶融ABSから放出される有毒な排出ガスとヒュームが少ないです。

DLPでは層が同時に硬化するため、次の層の硬化が始まる前に各層が硬くなります。FDMでは各層が個別に硬化します。

最初の層が第2層が適切にセットされる前に柔らかくなりすぎる可能性があります。これにより反りや割れが生じる恐れがあります。また、DLPはFDMより高速にプリントします。プリンターモデルによって異なりますが、プロジェクトを数時間で完了できるのに対し、FDMでは数日かかります。

レジン3Dプリンターの仕組み

レジン3Dプリンターは、デジタルデザインからレジンを使用して三次元モデルを形成します。これらのレジンは紫外線に露出すると硬化します。溶融は関与せず、適切な波長の光に露出させ、自然の成り行きに任せるだけです。

ほとんどのレジン3Dプリンターには、動作中にレジンを温かく保つヒートベッドが装備されています。電源を切ると、レジンは急速に冷却されます。

多くのユーザーは、レジンを含むエリアの周りに空気を循環させるファンを追加してプロセスを高速化します。

他の付加製造方法とは異なり、レジン3Dプリントには液体レジンの数滴以外何も必要としません。これにより清掃が簡単です。もう一つのメリットは、レジン3Dプリンターが高品質な結果を生み出すことです。

これらのマシンは可視光に依存しているため、解像度は周囲の照明条件の影響を受けません。トラブルに遭遇した場合、ほとんどのレジン3Dプリンターには一般的な問題のトラブルシューティング手順が含まれています。

MSLAプリントとは？

マルチマテリアルステレオリソグラフィーは、2種類の異なる材料を使用してオブジェクトを作成します。1つの材料は「液体光重合体」と呼ばれ、現在プラスチックとして知られているものに似ています。

完全に固まるまで約30分かかります。その後、パーツはLCD光源の下で硬化されます。

その後、ユーザーはパーツをビルドプレートから取り外し、追加の層を含めるためにプラットフォームに配置します。新しい液体ポリマーのバッチが前の層の表面に適用されます。

2つ目の材料は「粉末」として知られています。粉末はかなり前から存在していましたが、特殊な機器が必要だったため広く採用されませんでした。

マルチマテリアルステレオリソグラフィーの仕組み

MSLAはLEDアレイを光源として使用します。LEDは、硬化と露光の両方に使用できるように配置されています。これにより、一度に複数の色でプリントできます。

プロセスはモデルの最初の層がプリントされるときに開始されます。この初期ステップの後、以下のステップが順番に発生します。まず、トップ層が硬化しながらボトム層は未硬化のままです。

次に、ボトム層が以前に作成された構造を通じてUV光に露出されます。再び、トップ層のみが影響を受けます。最後に、アセンブリ全体が加熱炉に入れられ、全体が硬化されます。

結論

3Dプリント技術は急速に進化し続けています。より多くの企業が市場に参入するにつれ、価格は下がり続けています。

各技術のメリットとデメリットを検討することから始めてください。あなたのニーズに基づいて情報に基づいた決定ができるでしょう。