3Dプリントとは何ですか？-タイプとその仕組み

モデルが作成されたら、それを「スライス」します。 3Dプリンターは人間のように三次元の概念を概念化できないため、エンジニアはプリンターが最終製品を作成するためにモデルをレイヤーにスライスする必要があります。

スライシングソフトウェアは、モデルの各レイヤーをスキャンし、そのレイヤーを再作成するために移動する方法をプリンターに指示します。スライサーはまた、3Dプリンターがモデルを「埋める」ことを指示します。

この塗りつぶしは、3D印刷されたオブジェクトの内部格子と列を提供し、オブジェクトの形状と強化に役立ちます。モデルがスライスされると、実際の印刷プロセスのために3Dプリンターに送られます。

3D印刷プロセス

3Dオブジェクトのモデリングとスライスが完了したら、3Dプリンターが最終的に引き継ぎます。プリンターは、直接3D印刷プロセスで、従来のインクジェットプリンターとほぼ同じように機能します。このプロセスでは、ワックスまたはプラスチックのようなポリマーを層ごとにディスペンスしながらノズルが前後に移動し、その層が乾くのを待ってから、次のレベル。基本的に、数百または数千の2Dプリントを重ねて追加し、3次元オブジェクトを作成します。

3D印刷材料

オブジェクトを最大限に再現するためにプリンターが使用するさまざまな素材があります。次にいくつかの例を示します。

• アクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS）： 成形しやすく、壊れにくいプラスチック素材。レゴと同じ素材です。
• 炭素繊維フィラメント： カーボンファイバーは、丈夫でありながら非常に軽量である必要があるオブジェクトを作成するために使用されます。
• 導電性フィラメント： これらの印刷可能な材料はまだ実験段階にあり、ワイヤーを必要とせずに電気回路を印刷するために使用することができます。これはウェアラブル技術に役立つ素材です。
• 柔軟なフィラメント： 柔軟なフィラメントは、曲げることができるが丈夫なプリントを生成します。これらの資料は、腕時計から電話カバーまで、あらゆるものを印刷するために使用できます。
• 金属フィラメント： 金属フィラメントは、細かく粉砕された金属とポリマー接着剤でできています。金属製の物体の真のルックアンドフィールを得るために、スチール、真ちゅう、ブロンズ、銅で提供されます。
• ウッドフィラメント： これらのフィラメントには、ポリマー接着剤と混合された細かく粉砕された木粉が含まれています。これらは明らかに木のように見えるオブジェクトを印刷するために使用され、プリンターの温度に応じて明るいまたは暗い木のように見える場合があります。

3D印刷プロセスは、箱やボールのような非常に単純な印刷の場合は数時間から、実物大の家のようなはるかに大規模な詳細なプロジェクトの場合は数週間かかります。

3D印刷の例

3D印刷は、考えられるほぼすべての業界で使用されているため、3D印刷にはさまざまな種類の技術と材料が含まれます。さまざまな用途を持つさまざまな業界のクラスターと考えることが重要です。

いくつかの例：

• 消費者製品（アイウェア、フットウェア、デザイン、家具）
• 工業製品（製造ツール、プロトタイプ、機能的な最終用途部品）
• 歯科用製品
• 義肢
• 建築スケールモデルとマケット
• 化石の再構築
• 古代の遺物を複製する
• 法医病理学における証拠の再構築
• 映画の小道具

3D印刷技術の種類

3D印刷には、次のようないくつかの種類があります。

• ステレオリソグラフィー（SLA）
• 選択的レーザー焼結（SLS）
• 溶融堆積モデリング（FDM）
• デジタルライトプロセス（DLP）
• マルチジェットフュージョン（MJF）
• PolyJet。
• 直接金属レーザー焼結（DMLS）
• 電子ビーム溶解（EBM）

1。 ポリマー3D印刷プロセス

プラスチックの一般的な3D印刷プロセスの概要を説明し、それぞれが製品開発者、エンジニア、デザイナーにとって最大のメリットとなる時期について説明しましょう。

2。 ステレオリソグラフィー（SLA）

ステレオリソグラフィー（SLA）は、独自の産業用3D印刷プロセスです。 SLAプリンターは、高レベルの詳細、滑らかな表面、および厳しい公差を備えた部品を製造することを特徴としています。 SLAパーツの高品質の表面は、見栄えが良いだけでなく、アセンブリの適合性のテストなど、パーツの機能をサポートすることもできます。

医療業界で広く使用されています。一般的なアプリケーションには、解剖学的モデルとマイクロフルイディクスが含まれます。 SLAパーツには、3D SystemsのVipers、ProJets、およびiPros3Dプリンターを使用しています。

3。 選択的レーザー焼結（SLS）

選択的レーザー焼結（SLS）は、ナイロンベースの粉末を溶融して固体プラスチックにします。 SLSパーツは実際の熱可塑性材料でできているため、耐久性があり、機能テストに適しており、リビングヒンジとスナップを運ぶことができます。

SLと比較すると、パーツは強度がありますが、表面が粗くなります。 SLSはサポート構造を必要としないため、ビルドプラットフォーム全体を使用して、単一のビルドに複数のパーツをネストできます。これにより、他の3D印刷プロセスよりも大量の部品に適しています。多くのSLS部品は、いつか射出成形される設計のプロトタイプに使用されます。 SLSプリンターには、3Dシステムで開発されたsPro140マシンを使用しています。

4。 PolyJet

PolyJetは別のプラスチック3D印刷プロセスですが、ひねりがあります。色や素材など、複数の特性を持つ部品を作ることができます。設計者は、この技術を使用して、エラストマーまたはオーバーモールド部品のプロトタイプを作成できます。デザインが単一の硬質プラスチックでできている場合は、SLまたはSLSを使用することをお勧めします。これは、より経済的です。

ただし、オーバーモールドまたはシリコーンゴムの設計をプロトタイピングする場合、PolyJetを使用すると、開発サイクルの早い段階で工具に投資する必要がなくなります。これにより、設計の反復と検証を迅速に行い、コストを節約できます。

5。 デジタルライトプロセッシング（DLP）

デジタルライトプロセッシングは、液体樹脂を光で硬化させるという点でSLAに似ています。 2つのテクノロジーの主な違いは、DLPはデジタルライトプロジェクションスクリーンを使用し、SLAはUVレーザーを使用することです。

これは、DLP 3Dプリンターがビルドのレイヤー全体を一度にマップできることを意味し、ビルド速度が速くなります。 DLP印刷はラピッドプロトタイピングによく使用されますが、スループットが高いため、少量のプラスチック部品の製造に適しています。

6。 マルチジェットフュージョン（MJF）

SLSと同様に、MultiJetFusionもナイロンパウダーから機能部品を製造します。 MJFは、粉末をレーザーで焼結する代わりに、インクジェットアレイを使用して、ナイロン粉末の床にフラックスを塗布します。次に、発熱体がベッドを越えて各層を溶かします。

これにより、SLSと比較してより均一な機械的特性が得られ、表面品質が向上します。 MJFプロセスのもう1つの利点は、ビルド時間が短縮されることです。これにより、製造コストが削減されます。

7。 溶融堆積モデリング（FDM）

溶融堆積モデリング（FDM）は、プラスチック部品に人気のあるデスクトップ3D印刷技術です。 FDMプリンターは、プラスチックフィラメントをレイヤーごとにビルドプラットフォームに押し出します。これは、物理モデルを作成するための安価で迅速な方法です。

FDMを機能テストに使用できる場合もありますが、表面が比較的粗く、強度が不足しているため、技術が制限されています。

8。 直接金属レーザー焼結（DMLS）

金属3D印刷は、金属部品の構築に新しい可能性を開きます。 Protolabsで金属部品を3D印刷するために使用するプロセスは、直接金属レーザー焼結（DMLS）です。これは、マルチピースの金属アセンブリを単一のコンポーネントまたは内部チャネルまたはくり抜かれた機能を備えた軽量すぎる部品に減らすために広く使用されています。

DMLSは、機械加工や鋳造などの従来の金属製造方法を使用して製造された部品と同じくらい高密度であるため、プロトタイピングと製造の両方に適しています。複雑な形状の金属部品を作成することにより、部品設計が有機構造を模倣する必要がある医療用途にも適しています。

9。 電子ビーム溶解（EBM）

電子ビーム溶解は、電磁コイルによって制御される電子ビームを使用して金属粉末を溶解する別の金属3D印刷技術です。プリントベッドは、ビルドアップ中に真空条件下で加熱されます。材料が加熱される温度は、使用される材料によって決まります。

3Dプリンターをどのように使用しますか？ （ステップバイステップ）

多くの異なるテクノロジーは、次に説明する同じ基本的な手順を共有していますが、各3Dプリンターは、その機能に応じて使いやすくなったり、難しくなったりすることもあります。