FDM 3D プリント:デスクトップ vs. インダストリアル

溶融堆積モデリング (FDM) は、多くの場合、安価な 3D 印刷のアイデアに関連付けられています。実際、FDM プロセスは低コストで比較的単純なため、さまざまなアプリケーションでの使用に最適です。もう1つの利点は、カラー印刷で後処理のコストを削減できることです。 FDM プリンターでは、熱可塑性プラスチック (つまり、加熱すると溶け、室温で凝固するプラスチック) の細いフィラメントがノズルに供給されます。ノズルはプラスチックを加熱して溶かし、3D モデルを構築するために連続する薄層に追加的に堆積させます。

現在、FDM 3D プリント プロセスは、消費者向けおよび産業用 3D プリントの両方のさまざまなセグメントやアプリケーションで使用できます。

デスクトップ 3D プリント

デスクトップ 3D または消費者向け FDM 印刷は、小型で手頃な価格の使いやすい 3D プリンターを使用して、愛好家やアマチュアのホーム ユーザーを対象としています。これにより、消費者や愛好家は CAD 設計を試して、その実現可能性についてアイデアを得ることができます。 FDM フィラメントは価格も安いため、初期設計の修正や変更の余地が大きくあります。

特徴

• 価格: FDM は、市場で入手可能な最も安価な印刷オプションの 1 つです。その価格はすでに 200 ユーロから始まる可能性があります。造形材料だけでなく、印刷の面でも安価です。主にプロトタイピングにも使用される SLA や MJF などの対応物と比較して、FDM は安価で手間のかからない製造を提供します。
• ビルド ボリューム: 消費者向け 3D プリンターは、家庭での使用向けに設計されています。したがって、彼らはプロの相手のミニバージョンと呼ぶことができます.印刷物のサイズは、10 x 10 x 10 mm から 200 x 200 x 200 mm までさまざまです。
• 材料: 愛好家向けの 3D プリントで最も一般的な素材は、PLA、ABS、PETG、ASA です。価格が安く、簡単に入手できます。
• 解決策: デスクトップ 3D プリンターの通常の解像度は、X-Y 方向で 100 ～ 1000 ミクロン、Z 方向で約 500 ミクロン (0.5 mm) です。

アプリケーション

ほとんどのデスクトップ 3D プリンターは、産業用アプリケーションでラピッド プロトタイピングに使用するには、強力でも効率的でもありません。それらは、スペアパーツ、カスタマイズされたアイテム、おもちゃ、装飾品などを作成しようとしている愛好家やホームユーザーを対象としています。印刷プロセスは通常時間がかかります。複雑なデザインは、印刷に数時間かかることがあり、多くの場合、ユーザーの監視が必要です。印刷材料と速度に関する制限があるため、消費者向け 3D プリンターは家庭での使用に最適です。

制限事項

• 少ないビルド量: デスクトップ 3D プリンターのビルド ボリュームが 200 x 200 x 200 mm を超えることはめったにありません。これにより、プリンターの用途は小規模なオブジェクトに限定されます。
• 低解像度: デスクトップ 3D プリンターは、通常 100 ミクロンで印刷します。これは、プロ用プリンターで利用可能な最低解像度よりも大幅に低くなります。
• 材料の選択が少ない: 一般消費者向け 3D プリンターで印刷できるプラスチック素材はほんの一握りです。
• 印刷速度が遅い: 遅い印刷速度と頻繁な印刷エラーは、3D 印刷の普及に対する大きな課題です。
• 低い精度: デスクトップ 3D プリンターの各世代で精度は徐々に向上していますが、プロの 3D プリンターと比較すると、標準以下のままです。これにより、印刷できるオブジェクトの複雑さが制限されます。

工業用 3D 印刷

産業用 3D プリンティング (「プロフェッショナル 3D プリンティング」とも呼ばれる) は、消費者向け 3D プリンティングの産業用グレードの対応物です。主に、コンセプト モデリング、ツーリング、製造、機能プロトタイプ、最終用途部品に使用されます。 Stratasys 3D プリンターなどの業務用プリンターは、デスクトップ プリンターよりもはるかに高価で、強力で効率的です。

特徴

• 価格: プロ仕様の 3D プリンターは、デザイナーや製品メーカーが金型やプロトタイプを作成するために使用します。また、大きなオブジェクトを効率的に印刷できなければならないため、費用がかかります。ビルド材料も高価です。一般消費者向けの印刷に比べて、通常は 5 ～ 6 倍になります。
• ビルド ボリューム: 造形ボリュームは、一度に造形できる最大のパーツを決定するため、プロの 3D プリンターでは重要な考慮事項です。造形サイズは、プリンターによって 200 x 200 x 300 mm から 914 x 610 x 914 mm までさまざまです。
• 材料: 最も一般的な素材は PC、ABS M30、ULTEM です。
• 解決策: 解像度とは、ビルド層の最小厚さを指します。これは、プロのアプリケーションにとって重要な要件です。業務用プリンターは、16 ミクロン (Stratasys Objet1000) という低い解像度で印刷できます。ハイエンドのプロダクション グレードのプリンターは、わずか 3 ミクロンの厚さのレイヤーを印刷することもできます (3D Systems Pro 60 HD)。

材料

産業用プリンターがデスクトップの同等品より優れている主な利点の 1 つは、印刷できる素材の範囲です。ほとんどのメーカーは、独自に特別に設計された独自の素材のポートフォリオを持っています。利用可能な材料の幅が広いということは、エンドユーザーが印刷要件に合った材料を選択できることを意味します。
産業用プリンターでは、はるかに高度な材料を使用することもできます。一例として、Xometry は、M30 Stratasys 材料を使用した ABS 部品の FDM 3D プリントの特別なオプションを提供しています。これは、標準オプションよりも高い強度と優れた特性を備えています。

アプリケーション

コンセプトモデリング

コンセプト モデリングには、初期段階のアイデアやコンセプトを実現する作業が含まれます。コンセプト モデリングは、設計、エンジニアリング、および建築の各企業で、初期の生の設計をテスト、校正、および改善するために一般的に行われています。

金型の製造

プロ仕様の 3D プリンターを使用すると、メーカーはツール、治具、治具の金型と鋳造物を社内で数時間以内に作成できるため、生産時間が大幅に短縮されます。

迅速な製造

コストの削減と生産速度の向上により、メーカーは 3D プリンターを使用して、工具を使わずに最終用途の部品を直接作成できるようになります。 3D プリンティング技術が現在のペースで進歩し続ければ、今後数年間で、迅速な製造が組立ライン生産の実行可能な代替手段になる可能性があります。

ラピッド プロトタイピング

プロ用プリンターの主な利点の 1 つは、さまざまな素材で可動部品を作成できることです。これにより、メーカーはテスト目的で完全に機能するプロトタイプを作成できます。ラピッド プロトタイピングは生産性を向上させ、設計プロセスの早い段階でエラーを特定するのに役立ちます。

制限事項

高価な印刷

構成材料が高価であるため、印刷の費用が高くなります。 SLA や SLS など、ほぼ同じ価格レベルで異なる材料を提供するプロセスもあります。

結論

以下の表は、両方のタイプのプリンターの概要を示しています。

	デスクトップ 3D プリント	産業用 3D プリント
プリンターの価格	€	€€€
ビルド ボリューム	10 x 10 x 10 mm から 200 x 200 x 200 mm	200 x 200 x 300 mm から 914 x 610 x 914 mm
解決	~1000 ミクロン (X-Y) – 500 ミクロン (Z)	~3 – 16 ミクロン
スピード	低い	高い
精度	ミディアム	高い

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