筆者情報
- SOLIZEオンライン3Dプリント お役立ち情報編集部
- SOLIZEの3Dプリンター事業に従事する社員が、3Dプリンターの基礎知識や活用方法、活用例など、3Dプリンターに関する情報を発信します。 ・Twitter ・facebook
光造形とは
光造形とは、3次元造形法の代表的な手法の一つです。この技術が生まれたのは1980年代で、アメリカで製品化がされています。日本では3Dモデルを作成できる装置として導入されている多くが、この光造形法を利用した装置となっています。名前にもなっているように光(紫外線)を使用して造形する方法で、液状の光硬化性樹脂で満たした水槽に紫外線レーザーを当てることにより、紫外線レーザーの当たった部分を硬化させ、固まった層を重ねて、造形を行っていきます。
3Dモデルを作成する手法の中でも、細かな造形や正確な形を表現するのに優れています。特徴は大きく分けて3つあります。
1つ目は微細造形が可能ということです。機種によって造形可能な最小肉厚は変わりますが、0.5㎜程度の薄肉の造形が可能となっており、細かい部分でも正確に作成をすることができます。
2つ目は普及している工場が多いということです。近年その精巧さ等を評価し、使用している工場が多くなってきており、立体的なものを作成するときには欠かせないものとなっています。
3つ目は造形物の長期利用が困難ということです。樹脂を固めて造形するため、太陽光による劣化が早いため長期的に使用するのには向いていません。このように、大きく分けると3つの特徴を持っています。
メリットは、特徴としてもあげたように、複雑な形状を一体成形できるということです。光造形は古くから使用されている手法で、多くの実績があります。それに伴い技術も大きく発展しており、複雑な形状を細かく成形することができ、一番作成しやすいとまで言われるようになりました。また、軽量のものであれば一つ辺りにかかる出力単価を抑えることが可能です。
デメリットとしては単価が高いという点です。メリットとして軽量なものであれば、と前提しましたが、元々の単価が高く、重量物の造形にはコストがかかってしまいます。さらに、量産品と比較すると強度が弱いという点もあげられます。
3Dプリンターの代表的手法の特徴
光造形は3Dプリンターの代表的なものですが、もちろんプリンターの種類はこれだけではありません。粉末焼結積層造形、熱溶解積層法、インクジェット方式など多くの手法があります。
まず粉末焼結積層造形ですが、これは粉末状の材料にレーザーを使用して焼結させて成形を行っていく方法になります。
この手法のメリットは、光学造形方式と比較をすると、高精度で高耐久性の熱可塑樹脂の造形が可能である点です。また、複雑な造りものでも製作が可能です。
デメリットは、製作後はザラザラした仕上がりとなってしまうため、このような質感が気になってしまう方にとっては不向きです。
金属材料を造形する金属造形も、レーザー出力、波長こそ異なりますが、この粉末焼結積層造形と原理的には同じ方式で造形します。
次に熱溶解積層法ですが、こちらはその名のとおり熱を使用する方法です。プリンターヘッドの部分が熱を持ち、溶けた樹脂を押し出しながら作成するため、不必要な部分で樹脂が固まることもありません。価格を抑えることができるため、現在では主流ともなっている方式です。
メリットは、小型で比較的安価で導入しやすい機種が多く販売されていることです。また、機種によってはカーボン入りの材料など、強度に優れた材料を使用できる点もメリットと言えます。機械の強度が必要とされる部品にも使用することができます。
デメリットは、造形スピードが遅い点と、他の方式と比べると層の間が剥離しやすくなってしまうということです。
また、次に石膏3Dプリンターです。これはインクジェット方式に似て、粉末状の石膏材料に接着剤(バインダー)を印刷して造形を行う方式となっています。
メリットは短い時間で造形できるという点です。また、石膏のような素材を使用してコストも抑えることができます。
デメリットは強度がさほど強くないという点です。材料の性質上 、強度を求めている人にとっては不向きといえます。
最後にインクジェット方式です。こちらは名前のとおり、インクジェットヘッドを使用して材料である紫外線硬化性の樹脂を噴射し、紫外線ランプで硬化させ造形する方法です。
メリットは、複数の素材を選択できるという点です。また、高い解像度を保つことができ、表面を滑らかにすることも可能です。
デメリットは、光造形同様素材の性質上太陽光での劣化が起こりやすいという点です。
用途によって選ぶ
多くの種類のある3Dプリンターですが、やはり用途によって選び方を検討する必要があります。強度を求めている、長く使用したいなどといった用途に応じて、3Dプリンターを選択すると良いでしょう。それぞれのメリット、デメリットを理解し、さらには造形にかかる速度やプリンター以外に必要な設備にはどのようなものがあるかなど、多くの要素をしっかりと確認して使用用途に最も適している方法を選択するようにしましょう。
筆者情報
- SOLIZEオンライン3Dプリント お役立ち情報編集部
- SOLIZEの3Dプリンター事業に従事する社員が、3Dプリンターの基礎知識や活用方法、活用例など、3Dプリンターに関する情報を発信します。