デジタル ライト プロセッシング (DLP) 3D プリント:その仕組みと重要な理由

デジタル ライト プロセス 3D プリントはどのように機能しますか?

デジタル ライト プロセスは通常、ビルド プラットフォームを液体フォトポリマーで満たされた透明な樹脂タンクに降ろすことによって機能します。次に、高解像度プロジェクターがパーツ層の断面と同じ形状のビルド プラットフォームに UV 光を照射します。断面投影は、必要な場所にのみ光を導く DMD と呼ばれる微細なミラーのアレイを使用して作成されます。配列の密度によって印刷解像度が決まります。このスタイルの DLP プリンタでは、オブジェクトが逆さまに構築されます。

まれに、パーツが正しい面を上にして構築される場合がありますが、構築プラットフォーム上に樹脂の薄い層が塗り付けられます。その後、DMD は上から光を下に向けて最初の層を形成します。 

硬化する唯一のフォトポリマーは、照射されて固体表面 (ビルド プラットフォームまたは前の層) に物理的に接触しているものです。ほとんどの逆さま DLP プリンタは、各層の後にリザーバーの底部全体で剥離動作を実行し、タンクの底部で硬化した樹脂を除去します。層が完成すると、ビルド プラットフォームが 1 層の厚さだけ上に移動し、部品が完成するまでこのプロセスが繰り返されます。ライトサイドアップ DLP プリンタの場合、1 つの層が完了すると、ビルド プラットフォームが 1 層下に移動し、別の樹脂層が前の層の上に塗りつけられます。

完成した DLP パーツは、事実上、数千の小さな立方体の体積で構成されています。立方体の断面は投影されたミラーのサイズに等しく、立方体の高さは層の高さに等しい。これらの立方体ボリュームのそれぞれはボクセルと呼ばれます。

表 1:DLP の長所と短所

長所 短所

長所

高速: DLP 3D プリンティングは、一度にレイヤー全体を印刷するため、より高速な 3D プリンティング テクノロジの 1 つです。一部の SLA タイプのプリンタは同等の速度で印刷できますが、DLP は FDM などの他のテクノロジーの速度をはるかに上回ります。

短所

高価な原材料: フォトポリマー樹脂は特殊な材料であるため、プラスチック フィラメントなどの他の印刷材料よりも大幅に高価です。

長所

詳細度: DLP プリンタは、非常に詳細なレベルの部品を作成できます。デジタルミラーデバイスの解像度が高くなるほど、パーツの詳細がより細かくなります。

短所

脆い部品: 硬質フォトポリマー樹脂は通常、良好な機械的特性を持っていません。主な問題の 1 つは、DLP パーツが非常に脆く、ABS やナイロンなどの他の一般的な素材に比べて亀裂が入りやすいことです。より弾力性のあるエラストマー DLP 樹脂は、硬いものよりも高価です。

長所

ラバー風のプリント: DLP は、ショア A 硬度が約 90 のエラストマー材料に印刷できます。これは、高精細かつ複雑な内部格子構造を備えた機能的なゴム状部品を印刷できることを意味します。 

短所

面倒な後処理: DLP パーツは、プリンタから取り出してすぐに使用できるわけではありません。最初に溶剤を使用して余分な樹脂を取り除き、次に UV 光の下で後硬化して完全な強度を実現する必要があります。

DLP 印刷マテリアルとは何ですか?

DLP プリンタではフォトポリマー材料のみが機能します。フォトポリマーは、モノマー、オリゴマー、光開始剤で構成されます。 UV 光にさらされると、光開始剤が分解して反応性フリーラジカルになり、重合プロセスが開始されます。新しいポリマー鎖は互いに架橋し、最終的に硬化して部品を形成します。ほとんどのフォトポリマーは、他の一般的なエンジニアリング熱可塑性プラスチックと同様の特性を示すように設計されています。ただし、そのようなすべての機械的特性を一度に再現できることはほとんどありません。ユーザーはどのプロパティが最も重要かを選択する必要があります。 DLP マテリアルの一般的なカテゴリを以下に示します。

<オル>

ポリカーボネートのような: 優れた強度と耐熱性を備え、半透明または透明な外観を備えています。

ABS のようなもの: 優れた靭性と剛性に加え、収縮を最小限に抑える

ポリプロピレン様: 耐久性のある耐衝撃性素材。スナップジョイントやリビングヒンジなどに使用できます。 

フォトエラストマー: 高い破断点伸びと優れた耐衝撃性

塗りつぶし: これらの樹脂には、液体中に懸濁したセラミックまたはガラス粒子が含まれています。優れた耐クリープ性と高い熱たわみ温度を示します。 

DLP 3D プリンタの主要部品は何ですか?

DLP プリンタには可動部品がほとんどありません。おそらく最も重要なコンポーネントは、プロジェクターとデジタル マイクロミラー デバイスです。 DLP 3D プリンタを構成するすべての基本部品を以下に示します。 

1.デジタル ライト プロジェクター スクリーン

デジタル光プロジェクターは、光重合プロセスの光源です。この光源はスクリーンまたは電球のいずれかです。この波長はフォトポリマーを重合させるデジタル光プロセスを開始するのに十分なエネルギーがあるため、光源は UV 光を出力する必要があります。 

2. DMD (デジタル マイクロミラー デバイス)

デジタル マイクロミラー デバイスは、本質的には数十万の微細なミラーを備えたチップです。任意のミラーは、ミラーに電位差を加えることで回転できます。したがって、光はヒートシンクまたはレンズに導かれ、ビルドプレート上に光の焦点を合わせます。レンズを通過したものは、衝突した樹脂を重合させます。各ミラーは直径 10 ミクロンほど小さくすることができます。

3.バット(樹脂タンク)

レジンタンクには液体フォトポリマーが入っています。レジンタンクの底は紫外線を通す透明になっています。 DLP 樹脂タンクは、SLA プリンタ タンクと比較すると通常非常に浅くなっています。レジン タンクを使用する代わりに、SLS 3D プリンティングと同様に、ビルド プレートにレジンを 1 層ずつ塗り付けるプロセスがあります。 

4.ビルドプレート

ベッド プレートまたはビルド プレートは、デジタル ライト プロセス中にプリントが貼り付けられる表面です。ほとんどの DLP プリンタでは、プリント ベッドは上下逆さまになっており、パーツが印刷されると一度に 1 層ずつゆっくりと上に移動します。

5.ビルドプレート用エレベーター

ビルド プレートは、リニア アクチュエーターを介して Z 軸に沿って上昇します。この目的に使用される最も一般的なタイプのリニア アクチュエータはボールねじです。従来のねじ山の代わりに、ボールねじには小さな金属ボール ベアリング用の溝が付いています。これらの金属ボールはボールナット内に収容されており、スムーズで低摩擦の動きを実現します。ステッピングモーターによってシャフトが回転すると、ボールナットが上下に動きます。ボールねじはスムーズで正確な動きを実現します。 

最高の DLP 3D プリント樹脂とは何ですか?

最適な 3D プリント樹脂は用途によって異なります。ただし、ポリプロピレン系樹脂は通常、最も幅広い用途を提供します。これらの材料は、スナップフィット機能やリビング ヒンジを備えた部品の作成にも使用できます。 

DLP 3D プリンティングは医療業界でどのように使用されていますか?

DLP 3D プリンティングは、医療業界、特に歯科で広く使用されています。正確な歯科模型、解剖学的模型、手術補助器具、カスタムフィットの補綴物はすべて、この印刷技術に最適です。

DLP 3D プリントはジュエリー業界でどのように使用されていますか?

DLP プリンターは、成形用のジュエリーのパターンを作成するために使用されます。 DLP プリンタは、優れた品質と解像度でパーツを作成できるため、複雑なジュエリーに最適です。ジュエリーは CAD ソフトウェアでデザインされ、DLP プリンターで 3D プリントされます。次に、その部品を使用して石膏またはシリコンの型を作成します。一部の金型製造用樹脂は炉内で完全に分解し、残留物を残しません。次に、金型に溶融金属が充填され、3D プリントされた部品の形状が形成されます。これにより、宝石商は複雑なデザインを比較的簡単に作成でき、手作業の技術に比べて使用する金属の量がはるかに少なくなります。 

DLP 3D プリントはミッドソール製造にどのように使用されますか?

ゴム状の素材を DLP 3D プリントして、複雑な内部格子構造を備えた靴のミッドソールの形状を作成できます。これらの構造は従来のミッドソール素材と同様に柔軟性を保ちますが、全体の質量を制限します。 DLP は、エラストマー材料を使用して複雑な中空構造を非常に正確に印刷できるため、これに最適です。

DLP 3D プリントに関するよくある質問

DLP は他の 3D プリント方法よりどのように安価ですか?

DLP は最も安価な 3D プリント方法ではありませんが、純粋にその精度のおかげで、他の方法よりも経済的です。 DLP を使用すると、材料をあまり使用せずに、より厚い構造の強度を模倣する複雑な格子構造を印刷できます。そのプリントでは、同じ種類の樹脂を使用する SLA プリンタよりも必要な原材料が少なくなります。さらに、DLP プリンタは非常に高速に動作するため、生産速度が向上し、全体的な生産コストが削減されます。

DLP プリンタは、大量の詳細な部品を作成できますか?

いいえ、DLP は大規模で詳細なパーツの作成にはあまり適していません。ライトプロジェクションには解像度の限界があるため、DLP は小規模なテクノロジであり、非常に大きなパーツに合わせて拡張することはできません。このため、主に医療、宝飾品、その他の小規模産業で使用されています。大型部品は、SLS (選択的レーザー焼結) などの技術に任せた方がよいでしょう。 DLP プリンタの印刷量は比較的少なく、レジン タンクに安全に保管できるレジンの量によってさらに制限されます。

DLP と SLA の違いは何ですか?

DLP と SLA の主な違いは光重合方法です。 SLA マシンは、UV レーザーを使用して部品の断面をトレースします。 DLP は断面画像全体を投影し、層全体を一度に重合させます。そのため、DLP はレーザーがレイヤーの形状全体を横切るのを待つ必要がないため、通常は SLA よりも高速です。

Xometry がどのように役立つか

Xometry は、オンライン 3D プリント サービスやその他の付加価値サービスを含む幅広い製造機能を提供し、プロトタイピングや生産のあらゆるニーズに応えます。詳細を確認するか、義務のない無料の見積もりをリクエストするには、当社の Web サイトにアクセスしてください。

免責事項

この Web ページに表示されるコンテンツは情報提供のみを目的としています。 Xometry は、情報の正確性、完全性、有効性について、明示的であるか黙示的であるかにかかわらず、いかなる種類の表明または保証も行いません。いかなる性能パラメータ、幾何公差、特定の設計特徴、材料の品質と種類、またはプロセスは、Xometry のネットワークを通じてサードパーティのサプライヤーまたはメーカーによって提供されるものを表すものとして推測されるべきではありません。部品の見積もりを求める購入者は、それらの部品の特定の要件を定義する責任があります。詳細については、 利用規約をご覧ください。

ディーン・マクレメンツ

Dean McClements は機械工学の学士優等学位を取得しており、製造業界で 20 年以上の経験があります。彼の職業上の経歴には、Caterpillar、Autodesk、Collins Aerospace、Hyster-Yale などの大手企業で重要な役割を果たし、そこでエンジニアリング プロセスとイノベーションに対する深い理解を深めました。

Dean McClements による記事をもっと読む