デジタル光処理（DLP）3Dプリント：仕組みと重要性

デジタル光処理3Dプリントの仕組み

デジタル光処理は通常、液体光重合体で満たされた透明なレジンタンクにビルドプラットフォームを降下させることで機能します。高解像度プロジェクターが、部品層の断面と同じ形状でUV光をビルドプラットフォームに照射します。断面投影は、光を必要な場所のみに導く微小ミラーのアレイであるDMD（デジタルマイクロミラーデバイス）によって作成されます。アレイの密度がプリント解像度を決定します。このタイプのDLPプリンターはオブジェクトを逆さまに造形します。

部品を正立して造形する稀なケースでは、薄いレジン層がビルドプラットフォームに塗布されます。DMDはその後、上から光を導いて最初の層を形成します。

固体表面（ビルドプラットフォームまたは前の層）と物理的に接触し、かつ照射されている光重合体のみが硬化します。ほとんどの逆さま造形DLPプリンターは、各層後にタンク底部を剥離アクションで走らせ、タンク底部で硬化したレジンを除去します。一層が完了すると、ビルドプラットフォームは一層分の厚さだけ上昇し、プロセスは部品が完成するまで繰り返されます。正立造形DLPプリンターでは、一層完了後にビルドプラットフォームが一層分下降し、前の層の上にさらにレジン層が塗布されます。

完成したDLP部品は、実質的に数千個の小さな立方体体積で構成されます。立方体の断面は投影ミラーサイズに等しく、立方体の高さは層高に等しいです。これらの立方体体積のそれぞれをボクセルと呼びます。

DLPプリントのメリットとデメリット

メリット	デメリット
高速： 一層を一度にプリントするため、DLP 3Dプリントは最も速い3Dプリント技術の一つです。一部のSLAタイププリンターも同等の速度でプリントできますが、DLPはFDMなど他の技術を大きく上回ります。	高価な原材料： 光重合体レジンは特殊材料であり、プラスチックフィラメントなど他のプリント材料より大幅に高価です。
高精細： DLPプリンターは非常に高いレベルのディテールで部品を作成できます。デジタルマイクロミラーデバイスの解像度が高いほど、部品はより詳細になります。	脆い部品： 剛性光重合体レジンは通常、優れた機械的特性を持ちません。主な問題の一つは、DLP部品が非常に脆く、ABSやナイロンなど他の一般的な材料より容易に割れることです。より弾力性のあるエラストマーDLPレジンは剛性レジンより高価です。
ゴムのようなプリント： DLPはショアA硬度約90のエラストマー材料でプリント可能。これにより、高精細で複雑な内部格子構造を持つ機能的なゴムライク部品をプリントできます。	面倒な後処理： DLP部品はプリンターから出したそのままでは使用できません。まず溶剤で余分なレジンを洗浄し、その後UV光で後硬化させて完全な強度を得る必要があります。

DLPプリント材料

DLPプリンターでは光重合体材料のみが機能します。光重合体は単量体、オリゴマー、光開始剤で構成されます。UV光に露出すると、光開始剤が反応性フリーラジカルに分解し、重合プロセスを開始します。新しいポリマー鎖が相互に架橋し、最終的に硬化して部品を形成します。ほとんどの光重合体は、他の一般的なエンジニアリング熱可塑性樹脂と類似の特性を示すよう設計されています。しかし、それらすべての機械的特性を一度に再現することは稀です。ユーザーはどの特性が最も重要かを選択する必要があります。一般的なDLP材料カテゴリを以下に示します：

1. ポリカーボネートライク： 透明または半透明の外観で優れた強度と耐熱性。
2. ABSライク： 優れた靭性と剛性、最小限の収縮。
3. ポリプロピレンライク： 耐久性のある耐衝撃性材料。スナップフィットやリビングヒンジに使用可能。
4. 光エラストマー： 破断時の高伸びと優れた耐衝撃性。
5. 充填材入り： これらのレジンには液体中にセラミックまたはガラス粒子が懸濁しています。優れたクリープ抵抗性と高い熱変形温度を示します。

DLP 3Dプリンターの主要部品

DLPプリンターには可動部品が非常に少ないです。議論の余地な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プリンターを構成するすべての基本部品を以下に示します。

1. デジタル光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。光源はUV光を出力する必要があります。この波長が光重合体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を持つためです。

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、数十万個の微小ミラーを持つチップ本質です。任意のミラーに電位差を加えることで回転させられます。光はヒートシンク側またはビルドプレートに焦点を合わせるレンズ側に導かれます。レンズを通過した光が照射するレジンを重合させます。各ミラーは10ミクロンほどの小ささです。

3. バット（レジンタンク）

レジンタンクは液体光重合体を収容します。レジンタンクの底部は透明でUV光を通します。DLPレジンタンクは、SLAプリンタータンクと比較して通常かなり浅いです。レジンタンクを使用しない代替プロセスとして、SLS 3Dプリントのようにレジンをビルドプレートに一層ずつ塗布する方法があります。

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、デジタル光プロセス中にプリントが付着する表面です。ほとんどのDLPプリンターでは、プリントベッドは逆さまになっており、部品がプリントされるにつれてゆっくりと一層ずつ上昇します。

5. ビルドプレート用エレベーター

ビルドプレートはZ軸に沿ってリニアアクチュエーターで上下します。この目的で最も一般的なリニアアクチュエーターはボールねじです。従来のネジ山の代わりに、ボールねじには小さな金属ボール用の溝があります。これらの金属ボールはボールナットに収容され、滑らかな低摩擦運動を生み出します。ステッピングモーターで軸が回転すると、ボールナットが上下に移動します。ボールねじは滑らかで精密な動きを提供します。

最適なDLP 3Dプリントレジンは？

最適な3Dプリントレジンは用途によります。しかし、ポリプロピレンライクレジンが通常、最も幅広い用途に対応します。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持つ部品の作成にも使用できます。

DLP 3Dプリントの医療産業での活用

DLP 3Dプリントは医療産業で広く使用されています——特に歯科分野で。精密な歯科モデル、解剖学モデル、手術補助具、カスタムフィット義肢はすべてこのプリント技術に最適です。

DLP 3Dプリントのジュエリー産業での活用

DLPプリンターは成形用のジュエリーパターンを作成するために使用されます。DLPプリンターは例外的な品質と解像度で部品を生成できるため、複雑なジュエリーピースに最適です。ジュエリーはCADソフトウェアで設計され、DLPプリンターで3Dプリントされます。その部品は石膏またはシリコン型の作成に使用されます。一部の型取りレジンは炉で完全に分解され、残留物を残しません。型に溶融金属を流し込み、3Dプリント部品の形状を取ります。これによりジュエラーは比較的容易に複雑なデザインを作成でき、より手作業の技法と比較してはるかに少ない原料金属で済みます。

DLP 3Dプリントのミッドソール製造での活用

ゴムライク材料をDLP 3Dプリントでシューズミッドソールの形状に造形し、複雑な内部格子構造を持たせることができます。これらの構造は従来のミッドソール材料のように柔軟性を保ちながら、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精密にプリントできるため、この用途に適しています。

DLP 3Dプリントに関するよくある質問

DLPが他の3Dプリント方法より安価な理由は？

DLPは最も安い3Dプリント方法ではありませんが、その精度のおかげで多くの方法より経済的になり得ます。DLPでは、より厚い構造の強度を模倣しながら材料使用量を減らせる複雑な格子構造をプリントできます。同じタイプのレジンを使用するSLAプリンターよりもプリントに必要な原材料が少なくて済みます。さらに、DLPプリンターは非常に高速に動作し、より高い生産レートを可能にし、全体的な製造コストを削減します。

DLPプリンターは大型で詳細な部品を製造できるか？

いいえ、DLPは大型詳細部品の作成には適していません。光投影に固有の解像度限界があるため、DLPは小規模技術であり、非常に大型部品にはスケールできません。これが医療、ジュエリー、その他の小規模産業で主に使用される理由です。大型部品はSLS（選択的レーザー焼結）などの技術に任せるのが適切です。DLPプリンターは比較的小さな造形体積を持ち、レジンタンクに安全に保管できるレジン量によってさらに制限されます。

DLPとSLAの違いは？

DLPとSLAの主な違いは光重合方法です。SLAマシンはUVレーザーで部品の断面をなぞります。DLPは断面画像全体を投影し、一層を一度に重合させます。そのため、レーザーが層全体の形状をなぞるのを待つ必要がなく、DLPは通常SLAより高速です。

Xometryがどのようにお手伝いできるか

Xometryは、オンライン3Dプリントサービスを含む幅広い製造サービスと、試作から量産まであらゆるニーズに対応する付加価値サービスを提供しています。詳細はWebサイトをご覧いただくか、無料で無義務のお見積もりをご依頼ください。

免責事項

このウェブページの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、妥当性について、明示的か黙示的かを問わず、いかなる表明や保証も行いません。性能パラメータ、幾何公差、特定の設計仕様、材料の品質と種類、プロセスなどは、Xometryのネットワークを通じたサードパーティのサプライヤーやメーカーによって提供されるものを示唆するものではありません。部品の見積もりを求める購入者は、それらの部品の具体的な要件を定義する責任があります。詳細については利規約をご参照ください。

Dean McClements

Dean McClementsは、機械工学の優等学士号を持ち、製造業界で20年以上の経験を持つエンジニアです。Caterpillar、Autodesk、Collins Aerospace、Hyster-Yaleなどの大手企業で重要な役割を担い、エンジニアリングプロセスとイノベーションへの深い理解を培ってきました。

Dean McClementsの他の記事を読む