3D印刷の基本：3Dプリンターの種類

3D印刷は通常の印刷のようには機能しませんが、紙へのインクに関しては、紙とインクを使用するほぼすべてのマシンで機能しますが、3D印​​刷ははるかに具体的です。すべてのプリンター、またはすべてのタイプのプリンターがすべてのフィラメントタイプまたはプロジェクトに適しているわけではありません。ニーズに合ったタイプを確実に入手するために、プリンターを選択する前に調査を行う必要があります。

これはあなたが見つけることができる3Dプリンターのいくつかの最も一般的なタイプの要約です。これは包括的なリストではありませんが、これらは新進の3D印刷愛好家が知っておく必要のあるものです！

SLA

SLAまたはステレオリソグラフィーは、これまでで最初の種類の3D印刷でした。1986年にチャックホールによって作成され、バット重合と呼ばれる印刷技術を使用しています。これは、光源にさらされるフォトポリマーガムを使用します。このタイプのプリンタは、滑らかな表面、および印刷プロジェクトの高レベルの詳細に最適です。

これは特に初心者向けではなく、解剖学的モデルやマイクロフルイディクスの印刷に使用される医学で多くの用途があります。プリンターは、フィラメントとして使用されるガムを横切ってレーザーピラーを向けるように配置された複数のミラーを使用して、形成ゾーンで異なる層を形成できるようにします。

精度とスピードが重要であり、3Dプリントプロジェクトは基本から構築されています。医学での言及された使用に加えて、この印刷技術は航空および自動車産業でも有用です。このタイプのプリンターには、ProJetsとVipersが含まれます。

SLS

特定のレーザー焼結またはSLSは、ナイロン粉末を軟化させて固体プラスチックビルドにします。使用される材料は熱可塑性プラスチックです。つまり、結果はタフで、スナップフィットや衝撃の強い用途に適しています。使用される技術は、パワーベッドフュージョンと呼ばれます。熱可塑性プラスチックは、液化する直前まで加熱され、成形段階に重ねられます。レーザーを使用して、積み重ねられた粉末を固い硬い層に焼結します。クロスセグメントが完了すると、ステージはその層の高さだけ下がり、さらに粉末が追加され、レーザーがもう一度焼結します。固体に。

添加されたが焼結されていない過剰な粉末は、最終的には脱落する一種の支持材料として機能します。このため、サポート構造は必要ありません。SLSの主な利点は、他のタイプのプリンターよりもリードタイムが長くなるという欠点を伴いながら、優れた機械的特性を生み出すことです。例としては、Sinterit Lisa、Formlabs Fuse 1、Sharebot SnowWhite2などがあります。

FDM / FFF

熱溶解積層法と熱溶解フィラメント製造は、同様のタイプのプリンターです。それらは、プラスチック繊維を層ごとに成形段階に放出します。このようにして、完全なモデルを比較的迅速かつ効率的に作成できます。作成されたサーフェスは滑らかではない傾向があり、結果のモデルも通常はそれほど強くありません。言い換えれば、印刷された部品の実際の使用はかなり制限される可能性があります。それにもかかわらず、このタイプのプリンターは、実験にやさしく、かなり使いやすいため、初心者に最適です。

とは言うものの、このタイプのプリンターは、予算内のプリンターにとってより手頃なものの1つになる可能性があります。フィラメントのスプールがプリンターに流れ込み、加熱された注ぎ口に押し込まれます。使用される最も一般的な材料はPLA、ABS、PETですが、使用する注ぎ口によっては他の材料も使用できます。

プリンタのヘッドは設定された軸に沿って移動し、液化プラスチックを層ごとに分配します。レイヤーが完了すると、オブジェクトが完了するまで次のレイヤーが起動されます。この手法の最適な用途のいくつかはフィクスチャとケーシングですが、FFFとFDMはあらゆる種類の小さなバニティプリントプロジェクトにも適しています。

プリンタモデルには、SnapmakerとUltimaker、およびその他の多くのモデルが含まれます。このタイプのプリンタが現在どれほど普及しているかを考えると、すべての価格帯でさまざまなモデルがたくさんあります。

DLP

デジタルライトプロセッシングは、SLA印刷にいくぶん似ています。レーザーを使用してクロスパートで行うのではなく、印刷が速くなり、同時にレイヤーが明らかになります。SLAとDLPは同様の使用目的を持ち、注入形状タイプのモデルです。FFFとは異なり、表面は滑らかであるため、プロジェクトは歯科用途などの用途を見つけることができます。

反対に、DLPプリントはやや弱いです。それらは通常、機械部品や特定の安定性を必要とするものには役立ちません。SLAとDLPの違いについては、前者はレーザーを使用して丸みを帯びた形状を描画しますが、DLPは画面を使用して、印刷される形状を作成するために特定の最小サイズの正方形のボクセルを投影します。

このタイプのプリンターには、Micromake L2、SprintRay Moonray、Anycubic PhotonSが含まれます。

MJF

マルチジェットフュージョンプリンターは、ナイロンパウダーから部品を組み立てます。（SLS印刷のように）レーザーではなく、インクジェットクラスターを使用して熱を加えて粉末を溶かします。その結果、より安定した予測可能な機械的特性と、より優れた表面結果が得られます。

この手法が提供する製造時間の短縮は、全体的な作成コストの削減にもつながります。プリントヘッドは、数百のフォトポリマーの小さな液滴を噴射します。これらの液滴は、後でUV光で硬化および固化します。レイヤーが硬化すると、オブジェクトが完成するまで次のレイヤーが適用されます。

この手法には、後処理で取り出されるヘルパー資料が必要です。これにはいくつかの問題がありますが、MJFは、プリンターがビルド速度を犠牲にすることなく1行で複数のオブジェクトを作成できるようにする唯一の手法の1つです。また、さまざまな素材を使用してフルトーンで物を作ることもできます。これは、最適に配置された場合、MJFは他のどのタイプのプリンタよりも大幅に高速に小さな同一部品を大量生産できることを意味します。このタイプのプリンターには、HP JetFusionシリーズが含まれます。

ポリジェット

PolyJetプリンターは、さまざまなことに適した滑らかで正確な部品を製造します。微視的な層解像度を提供し、3Dプリンターからさまざまな材料を処理できるため、薄い壁と複雑な要素の両方を生成できます（もちろん、適切なノズル/ベッドが装備されている場合）。PolyJetプリントは、器具、金型、およびさまざまな製造ツールの作成に使用できます。

歯科技工所や歯科印刷用など、歯科作業で使用するためのさまざまなプリンタモデルがあります。このテクノロジーの結果として得られる高速で高品質のプリントは、そのような医療用途に最適です。これらのプリンターは、いくつかの噴射ヘッドを使用して動作します。軸に沿ってスライドすることにより、ビルド材料の層を堆積します。各ヘッドは、そのレイヤーの形状が何であれ、作成するために、さまざまなスポットでさまざまな量を提供します。これらのプリンタの最も一般的なセットアップは、マルチノズルインクジェットスタイルのプリントヘッドを備えています。

配布されたマテリアルは、プリンターが移動する前にUVレイヤーによってフラッシュおよび硬化されます。プラットフォームがレイヤーをドロップし、次のレイヤーが追加されます。原材料とフィラメントは、通常のインクジェットプリンターとは異なり、スプールではなく、ノズルに接続されたカートリッジに保管されます。このタイプのプリンタには、Connex 3シリーズ、Objet30、およびJ5DentaJetが含まれます。

DMLS

DMLSプリンターには、金属ベースのものを印刷するという1つの主要なアプリケーションがあります。金属ベースの添加剤を使用するDMLSは、MFフィラメントを含むあらゆる種類の3Dプリントの標準的なマシンです。他のいくつかのプリンターも材料を処理することができますが、DMLSプリンターは、「通常の」金属から鋳造されたものと同様の品質の均一な部品を作成するのに特に優れています。

DMLSはDirectMetal Laser Sinteringの略で、まさにそのように機能します。高出力レーザーを使用して、金属/プラスチック混合物の粉末層を溶かしてから、再度硬化させてプロジェクトを作成します。これは、非常に細かく正確なレーザーで溶接またははんだ付けする方法と同じように機能しますが、人間の手が期待するよりも高速ではるかに正確です。

これらのプリンタは、使用がかなり複雑で、いくつかの型破りな要素（通常はアルゴンガスで満たされたビルドチャンバーなど）を必要とする/使用するため、特に非常に高価であることを考えると、初心者にはまったく適していません。とはいえ、鋼、チタン、ニッケル、コバルト、銅など、さまざまな合金や金属を扱うことができます。DMLSプリンターモデルには、EOS M290とFormUp350が含まれます。

EBM

電子ビーム溶融は、粉末床溶融印刷の一種です。通常のレーザーではなく電子ビームを使用して粒子を融合し、部品を構築します。金属を金属に融合させることにより、信じられないほど安定した耐性のある構造を作成します。現在、このテクノロジーは、GEAdditiveという1つの会社によってのみ使用および製造されています。

レーザーを熱源として使用する他のプリンターと比較して、EBMプリンターは、電子銃を使用して、たとえば真空中のタングステン鋼フィラメントから電子を抽出します。次に、それらは高速化され、各層に堆積される金属粉末に投影されます。

プロジェクトが印刷されると、余分な粉末がブローガンで除去されます。プロセス全体が真空下で行われるため、部品や粉末は使用中に酸化しません。印刷が完了すると、未使用の粉末を大量に直接使用できます。これは他のほとんどの印刷技術とは異なり、特に金属フィラメントに関しては材料が非常に高価になる可能性があるため、印刷のコストを大幅に削減します。

レーザービームプリンターと比較して、電子ビームプリンターは速度の利点がありますが、精度と最大生産部品サイズの点で少し欠点があります。ビームはレーザーよりも幅が広いため、レーザーで可能なことのいくつかはEBMプリンターでは実行できません。利用可能なプリンターモデルの数が限られていることを考えると、部品サイズにも制限があります。レーザープリンターの製造量は、同等のEBMモデルの2倍になります。