工業用 FFF とデスクトップ 3D プリンターの違い

3D プリントは、過去 10 年間に多くの話題を呼んできましたが、新しい発明というわけではありません。門間秀夫氏は、1981 年に積層造形と呼ばれるものの先駆者となり、固化したフォトポリマーの複数の層を使用してモデルを構築できるラピッド プロトタイピング システムについて説明しました。それ以来、エンジニアは 3D プリントによる革新を止めていません。この業界は、1999 年から 2010 年の間だけでも、3D プリントされた膀胱、腎臓、義足、血管を製造する一連の医療用途を生み出しました。

3D プリンティングの歴史で最も重要な時代は、付加製造がますます民主化された 2000 年代半ばであることは間違いありません。 2009 年、溶融フィラメント製造 (FFF) に関する古い特許が期限切れになり、デスクトップ プリンターが市場に殺到しました。今では、アマチュアも定評のあるエンジニアも同様に、CAD 設計を作成し、ボルトからおもちゃ、銃器まで、好きなものを何でも作ることができます。ただし、Stratasys の FFF のブランド名である工業用グレードの溶融堆積モデリング (FDM) と家庭でのフィラメント押出には大きな違いがあります。

産業用グレードとデスクトップ FFF の共有テクノロジー

産業グレードとデスクトップ FFF は同じコア プロセスを共有しています。つまり、両方とも加熱ノズルを使用して熱可塑性材料を溶かし、固体製品が形成されるまで一度に 1 層ずつ押し出します。さらに、デスクトップ フィラメント押出の最近の進歩により、工業グレードの印刷の技術的能力に少し近づいています。

産業用 FFF は、印刷中の処理パラメーターにより厳密な制御が行われるため、精度が高いことで知られています。産業用 FFF プリンターは、キャリブレーション アルゴリズム、加熱チャンバー、デュアル押出、およびより高い印刷温度を使用して、高品質の印刷を保証します。市場に出回っているハイエンドのフィラメント押し出しデスクトップ プリンターの多くは、これらと同じ機能を備えており、比較的高い寸法精度と最小限の機能サイズで部品を製造することもでき、産業用 FFF によって達成されるニュアンスに近づいています。

ただし、愛好家もエンジニアも同様に、デスクトップ印刷と工業用印刷を混同することが知られています。多くのエンジニアは、試作目的で小規模なフィラメント押し出しを使用しています。ただし、デスクトップ FFF で作成された試作品は、産業グレードの技術を使用して作成されたものと同じ機械的特性を達成することはできません。基本的な技術的類似性と細部の能力を超えて、産業用 FFF とデスクトップ FFF は大きく異なります。

工業グレードの FFF とフィラメント押出の主な違い

添加剤メーカーの間で人気のある工業用グレードの FFF は、少量から中量の生産、少量の射出成形用の金型印刷、および大規模な試作品の迅速な生産用に設計されています。これらのプリンターはより大きな印刷領域を備えているため、1 回の印刷で 1 つまたは 2 つの大きなパーツ、または小さなパーツの複数のコピーを作成できます。 Stratasys F900 のような産業グレードのプリンタは、再現性と信頼性でも知られています。家庭用 3D プリンターについては同じことが言えません。

また、小型のプリンターは、産業グレードの FFF アプリケーションに必要な材料認証を満たすことができません。たとえば、ULTEM® (PEI) は、航空宇宙で使用するための火災および煙の毒性規制を満たしている市場で数少ない材料の 1 つであり、デスクトップ プリンターとは互換性がありません。同様の結果は再現できません。同じことが、可溶性サポート材料と、工業グレードの FFF で使用されるさまざまなエンジニアリング プラスチックにも当てはまります。

処理中、これらの材料は多くの場合、耐薬品性や強度の向上など、工業用途向けの製品を構築する際にエンジニアが求める特定の特性を与えるために添加剤で処理されます。そのため、工業用 FFF は、プロトタイプ、特殊部品、および食品や医薬品のパッケージなどの消費者向けの高性能製品を作成するための優れた選択肢です。

デスクトップ プリンターは、少量の部品のプロトタイプを作成したり、空き時間にフィラメントの押し出しを試したりしたい人に適していますが、はるかに小規模な機能部品の少量生産にも使用できます。幅広いメディアの注目と 3D 印刷の人気の高まりのおかげで、デスクトップ印刷材料は広く入手可能です。標準的な PLA は印刷が容易で、愛好家がおもちゃや複雑なモデルに求めるより細かいディテールを作成できます。一方、ABS は強度と熱安定性に優れています。

家庭用プリンターでの印刷は、産業用 FFF での印刷よりもはるかに手頃な価格です。優れたオフィス グレードのプリンターの価格は約 50,000 ドルですが、産業用プリンターは完全にキット化されて数十万ドルかかることがよくあります。ただし、家庭用フィラメント押出プリンターには、高レベルのユーザー メンテナンスとほぼ一定のキャリブレーションが必要であり、エンジニアや大規模なメーカーには必ずしも時間がありません。それでも、愛好家には小規模なフィラメント押し出しプリンターが適しています。

結論は?

消費者は、産業用 FFF をデスクトップ FFF と混同しないように注意する必要があります。または、一方のマシンで他方のマシンと同じ利点を達成できると思い込まないようにする必要があります。産業用 FFF は、マシンのビルド サイズが大きく、産業用 FFF によって可能になる特殊な機械的特性により、エンジニアにとって最も有益です。単純なプロトタイプを作成しようとしている愛好家や企業にとって、小型のデスクトップ 3D プリンターは、迅速で費用対効果の高いビルドに最適です。

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