8 つの最先端の 3D プリンティング技術とその応用を探る

3D プリントに関して制限されるのはあなたの想像力だけです。今日では、「 何ができないのか」という質問をするのが簡単になりました。 このプロセスを使用して印刷しますか？生産できるものの長く終わりのないリストを列挙するのではなく。 3D プリンティングでは、単純なツールを作成したり、本格的な建築モデルを作成したり、補綴物を作成したりすることもできます。 

すべての印刷ニーズが同じというわけではなく、実際にはかなりの数の方法から選択できます。たとえば、Xometry では 9 つの独自の 3D プリント プロセスを提供しており、さらに追加することを常に目指しています。これらのプロセスにはそれぞれ、独自の長所と短所があります。金属の加工に適したもの、レーザーで硬化するもの、初めて印刷に挑戦する初心者向けに作られたものもあります。今後は、さまざまなタイプの 3D プリントについて学び、それぞれの長所と短所を理解してください。

1.ポリジェット印刷

3D プリンターはかなり未来的に見えるかもしれませんが、PolyJet プリンティングは、おそらくあなたが最もよく知っている古き良きインクジェット プリンティングに最も近いものです。これらのマシンは、プリント ヘッドを使用してフォトポリマー樹脂の小さな液滴をビルド プレート上に振りかけ、UV 光で層状に硬化させます。 Xometry の PolyJet マシンは、フルカラーおよびマルチマテリアル プリントが可能なため、本物のようなモデルやビジュアル プロトタイプの作成に最適です。ただし、PolyJet 材料の耐久性は知られていないため、最終用途のコンポーネントには適していないことに注意してください。

Polyjet は、小さな特徴を持つ小さな部品に最適です。非常に正確ですが、素材の耐久性が低くなる傾向があります。

クリスチャン・ツ・ラウン

チームリーダー、マニュアル見積

下の写真は、フルカラー パーツを作成する PolyJet プリンタの 1 つを示しています。

マルチカラーパーツを作成する Xometry の PolyJet 3D プリンター。

この表は、ポリジェット プリンターで使用できる素材、作成できるもの、およびその強みを示しています。

表 1:PolyJet 3D プリントの利点

マテリアル 強み 一般的なアプリケーション 寸法精度

材料

硬質フォトポリマー、ショア A ラバーライク、透明フォトポリマー

強み

高解像度、マルチマテリアル、フルカラー

一般的なアプリケーション

オーバーモールド プロトタイプ、フルカラー コンセプト モデル、教育用モデル

寸法精度

最初のインチは +/- 0.004 インチ、その後は 1 インチごとに +/- 0.002 インチ

2.溶融堆積モデリング (FDM)

溶融堆積モデリング (FDM) マシンは、愛好家の机から Xometry のような生産施設の製造フロアまで、あらゆる場所で見つけることができます。この一般的な方法では、プラスチック フィラメントを加熱したノズルに通して溶かし、最終製品が完成するまでパーツを層ごとに積み上げていきます。 FDM 印刷には、より硬いプラスチックや曲がりやすい熱可塑性エラストマーなど、さまざまなフィラメント素材から選択できます。

下の画像は、長さ 3 フィートまでの部品を製造できる Xometry の産業用プリンターの 1 つを示しています。

Xometry の多数の産業用 FDM 3D プリンタのうちの 1 つ

この表は、熱溶解積層プリンタで使用される材料、何が作成できるか、他のプリンタと比較した利点を示しています。

表 2:FDM 3D プリントの利点

マテリアル 強み 一般的なアプリケーション 寸法精度

材料

ABS、PLA、PC、ULTEM など

強み

低コスト、大量の印刷、さまざまな素材

一般的なアプリケーション

プロトタイピング、趣味の部品、製造治具

寸法精度

最初のインチは +/- 単一ビルド層の厚さ、その後は 1 インチごとに +/- 0.002 インチ

3.光造形 (SLA)

光造形 (SLA) は、一般の人が手に入れることができる最初の種類の 3D プリントでした。このプリンターは高出力レーザーを使用して、ビルド プレート上の液体フォトポリマーを硬化します。レーザーは部品の断面の形状に沿って動き回り、部品を硬化させて次の層の準備を整えます。重合と呼ばれるプロセスを使用して、デザインしたアイテムを層ごとに構築します。複雑なモデルや製品を構築したい場合に最適な印刷オプションです。 Xometry はさまざまな SLA マテリアルを提供しており、その多くは透明で、透けて見る必要があるパーツの作成に役立ちます。

写真は、Xometry の SLA サービスを通じて作成されたいくつかのパーツを示しています。

SLA 3D プリントを使用して作成されたさまざまな透明タグ

この表は、SLA プリンターの長所と用途を示しています。また、管理できるマテリアルと作成できるものの種類も示します。

表 3:SLA 3D プリントの利点

マテリアル 強み 一般的なアプリケーション 寸法精度

材料

ポリカーボネートのような、ABS のような、ポリプロピレンのような

強み

高解像度/詳細、正確、広い印刷領域

一般的なアプリケーション

鋳造パターン、プロトタイプ、コンセプト モデル

寸法精度

+/- 0.002 インチ - +/- 0.010 インチ

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4.選択的レーザー焼結 (SLS)

選択的レーザー焼結 (SLS) は、よく知られたプラスチック フィラメントを粉末プラスチックに置き換えます。通常はナイロン。この機械は、リコータと呼ばれる装置を使用してこの粉末の層を薄く広げ、レーザーで部品の断面をトレースします。トレース中に、レーザーからの熱でパウダーが溶けて融合します。その後、ビルド チャンバーのピストンがわずかに下がり、粉末の別の層が全体に広がり、製品が完成するまでこのプロセスが繰り返されます。このタイプの印刷方法では、未焼結粉末が媒体全体でパーツを包み込んでサポートするため、サポート構造が必要ありません。このため、1 回のビルドで多くのパーツを同時にビルドできるため、SLS 印刷は精度と品質を維持しながら、同時に多数のパーツを作成するのに最適です。

次の図は、SLS 3D プリンター システムがどのように機能するかを示しています。

SLS 3D プリント システム。

この表は、このプリンターで送信できる素材、プリンターで作成できるもの、およびその利点を示しています。

表 4:SLS 3D プリントの利点

マテリアル 強み 一般的なアプリケーション 寸法精度

材料

ナイロン 11、ナイロン 12、充填ナイロン (例:ガラス充填)

強み

サポート構造、複雑な形状、耐久性のある部品は必要ありません

一般的なアプリケーション

コンセプト モデル、最終用途部品、医療機器

寸法精度

+/- 0.002 インチ - 0.003 インチ/インチ

5.マルチジェットフュージョン (MJF)

マルチジェット フュージョン印刷には可動部品が多数あります。これらの機械では、プラスチック粉末の層が堆積され、加熱ヘッドによって温められます。インクジェット スタイルのアレイが上部に浮かんでおり、フュージング剤とディテール剤をパウダーに正確にスプレーします。発熱体がすべてを融合させ、このプロセスが繰り返されます。 SLS 印刷と同様に、MJF パーツは粉末ベースの方法によりサポート構造を必要としないため、ビルド チャンバー内で多くのパーツを水平方向と垂直方向の両方で同時に印刷できます。 Xometry では、MJF を通じて剛性と柔軟性の両方の素材を提供し、プリントをさらに強化するための染色や化学蒸気平滑化などの複数の仕上げオプションも提供しています。

下の画像は、Xometry の MJF サービスを使用して作成されたパーツの例です。この場合、これも黒に染色されています。

ナイロン 12 の部分は MJF を使用してプリントされ、黒に染められています。

次の表は、MJF プリンタで使用できるマテリアル、作成できるもの、およびその利点を示しています。

表 5:MJF 3D プリント

マテリアル 強み 一般的なアプリケーション 寸法精度

材料

ナイロン PA 12、ポリプロピレン、ガラス入りナイロン、TPU 88A

強み

高精度、高速、低コスト

一般的なアプリケーション

視覚的に正確なプロトタイプ、最終用途部品

寸法精度

+/- 0.7mm

SLS と MJF は、主にナイロンですが、PP や TPU などのよく知られた材料で部品を製造しています。部品は耐久性があり、通常の基材の動作をします。これにより、エンジニアは他のプロセスに転送できる材料で部品をテストできるようになります。

クリスチャン・ツ・ラウン

チームリーダー、マニュアル見積

金属に直接 3D プリントできるプロセスを市場に求めている場合は、直接金属レーザー焼結 (DMLS) サービスに注目してください。選択的レーザー焼結と同様に、DMLS マシンは金属粉末の薄層を堆積し、強力なレーザーを使用して各部品の断面を層ごとに追跡し、金属粒子を融合して部品を形成します。 SLS とは異なり、 サポート構造はあります。 金属の焼結によって発生する熱と応力はプラスチックよりもはるかに大きいため、これが必要となります。 DMLS マシンは、そのサイズ、高コスト、および印刷完了後のパーツに必要な広範な後処理ステップのため、Xometry のネットワーク内のショップなどの工業ショップでのみ見つかる傾向があります。

この写真は、鉄粉から部品を焼結している最中の Xometry の DMLS プリンターを示しています。

DMLS 3D プリンターで鋼粉末を焼結して部品を形成します。

次の表は、DMLS プリンタで何が作成できるか、使用できる材料、およびどのような用途に適しているかを示しています。

表 6:DMLS 3D プリントの利点

マテリアル 強み 一般的なアプリケーション 寸法精度

材料

ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル合金、チタン

強み

非常に詳細な、完全に高密度の金属パーツ

一般的なアプリケーション

航空宇宙および自動車部品

寸法精度

最初のインチは +/- 0.005 インチ、それ以降は 1 インチごとに +/- 0.002 インチです。

7.電子ビーム溶解 (EBM)

難易度を上げると、電子ビーム溶解 (EBM) などの印刷方法に出会うことができます。 DMLS と同様に、これらのマシンは産業用カテゴリに分類され、関連する専門知識が必要です。そのプロセスはその名の通り、電子ビームを使用して金属粒子を融合させます。機械が金属粉末の層を置き、ビームがトレースと溶解を行います 。 ビームを分割して複数のエリアに一度に取り組むこともできます。 

この表では、EBM 3D プリンターが使用する材料、造形できるもの、およびその強みがわかります。

表 7:EBM 3D プリンティングの利点

マテリアル 強み 一般的なアプリケーション 寸法精度

材料

クロム、チタン

強み

DMLS より高速

一般的なアプリケーション

航空宇宙、医療、石油化学部品

寸法精度

該当なし

8.デジタル ライト プロセス (DLP)

一部の 3D プリント オプションは他のオプションと似ています。これは、デジタル ライト プロセス (DLP) プリンタや SLA プリンタの場合に当てはまります。 主な違いは、DLP マシンはレーザーで 1 点ずつ断面を描画するのではなく、UV ライトを使用して材料バット全体に一度に画像を投影することです。デジタル光処理により、フォトポリマー印刷がより利用しやすくなりました。 SLA よりも安価で高速ですが、それでも高品質の部品を製造できます。 

この表は、DLP プリンタの素材、用途、長所を分類したものです。

表 8:DLP 3D プリントの利点

マテリアル 強み 一般的なアプリケーション 寸法精度

材料

ポリカーボネートのような、ABS のような、ポリプロピレンのような

強み

SLA より高速

一般的なアプリケーション

ジュエリーの鋳造、歯科副子、ミニチュアの置物

寸法精度

0.1mm

3D プリントで考慮すべき要素は何ですか?

あらゆる種類のニーズに応えられる、あらゆる種類の 3D プリンターが存在します。作ろうとしている最終製品、それを作りたい材料、予算と期間について考える必要があります。自宅で楽しんだり、控えめに制作したりできるプリンターをお探しの場合は、趣味で使用する FDM または SLA プリンターが最適かもしれません。 DMLS マシンなどのより高度なプリンタは、航空宇宙、エンジニアリング、医療などの産業スペースや産業に適しています。 

詳細については、3D プリントに関する完全なガイドをご覧ください。

最も一般的な 3D プリントの種類は何ですか?

FDM 印刷は、最も一般的に使用される 3D プリンターの種類の 1 つです。その理由は、低コストと使いやすさです。ただし、工業用プラスチックの用途に関しては、MJF が好まれる傾向があります。金属コンポーネントの製造は、DMLS を使用して行われる傾向があります。 

詳細については、3D プリントの種類に関するガイドをご覧ください。

初心者に最適な 3D プリントの種類は何ですか?

FDM 3D プリントは、初心者にとって最も簡単な 3D プリント タイプです。工程がわかりやすいだけでなく、原材料も安く、設備も非常に手頃な価格で手に入れることができます。 DLP プリンティングも出発点としては適していますが、3D プリンティング方法についてのより深い理解が必要になる傾向があります。また、DLP は FDM よりも平均して高価です。

マテリアルに最適な 3D プリントの種類は何ですか?

MJF プリンタは利用可能な材料の種類が最も豊富で、複数の材料や複数の色の部品を比較的簡単に印刷できます。 MJF プリンタは、印刷の異なる部分に選択的に色を付けることができると同時に、同じ部分に異なる種類の材料を配置することもできます。 

詳細については、3D プリント マテリアルに関するガイドをご覧ください。

医療用途に最適な 3D プリントは何ですか?

医療用インプラントには、ステンレス鋼やチタンなどの先進的な素材が必要です。したがって、DMLS のようなパウダー ベッド 3D テクノロジーは、これらの用途に最適です。 

建設に最適な 3D プリントは何ですか?

建設業界における 3D プリンティングはまだ初期段階にあります。ただし、大型 3D プリンタは、FDM プリンタで使用されているのと同様の技術を採用してコンクリート構造物を印刷することに成功しています。これは、コンクリートの層を重ねて印刷して構造をゼロから構築することによって機能します。 

教育に最適な 3D プリントは何ですか?

FDM プリンタは教育目的に最適です。これは、その仕組みが観察しやすく理解しやすいためです。さらに、操業コストも安く、原材料も安価です。

建築に最適な 3D プリントは何ですか?

建築会社は 3D プリンターを使用して設計のスケール モデルを印刷しており、一般に SLS が最も適したタイプの 3D 印刷技術であると考えています。これは、利用可能なビルド ボリュームが大きいことと、非常に詳細なパーツをビルドできる SLS の機能によるものです。

3D プリントの種類に関するよくある質問

3D プリンターの価格はいくらですか?

市場にはさまざまなタイプの 3D プリンターが販売されています。そのため、3D プリンタのコストは、エントリーレベルの FDM マシンでわずか 150 ドルです。高度な DMLS マシンの価格は約 250,000 ドルから始まります。 3D プリンタは、サプライヤーから直接購入することも、Amazon などのサードパーティのウェブサイトで購入することもできます。

3D プリンターでビジネスを始めることは可能ですか?

はい、ただし、参入障壁は低いため、市場は同じ考えを持つ人々で飽和している可能性があります。ただし、最新の 3D プリンティング手法を使用し、ニッチな市場に供給することから始めるのが良いでしょう。

3D プリントは儲かるビジネスですか?

はい、特に高度な 3D プリント サービスとマテリアルが提供されている場合は可能です。

3D プリントでどれくらい稼げますか?

これは提供される製品とサービスに完全に依存します。印刷物の価値も、プラスチック製の装身具の数セントから高度な金属部品の数千ドルまでさまざまです。

概要

この記事では、8 つの異なる 3D プリンティング テクノロジー、そのアプリケーション、およびその強みについて説明しました。 

これらのプロセスやその他のプロセスの多くは、Xometry Instant Quoting Engine® を通じてすぐに利用できます。 STL などの 3D CAD ファイルをアップロードし、オプションから見積もりを設定するだけで、価格とリードタイムがすぐにわかります。今すぐ試してみて、すぐに見積もりを入手してください!

免責事項

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カット・デ・ナウム

Kat de Nagam は、英国出身のライター、著者、編集者、コンテンツ スペシャリストであり、20 年以上の執筆経験があります。 Kat はさまざまな製造組織や技術組織で執筆した経験があり、エンジニアリングの世界が大好きです。執筆活動の傍ら、キャットはほぼ 10 年間パラリーガルとして活動し、そのうち 7 年間は船舶金融業務に携わっていました。彼女は印刷物とオンラインの両方で多くの出版物に寄稿しています。キャットはキングストン大学で英文学と哲学の学士号を取得し、クリエイティブライティングの修士号を取得しています。

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