3Dプリンターはどのように機能しますか?アディティブマニュファクチャリングの概要は次のとおりです

3Dプリントは、最近どこにでもあります。人々はそれを使用して、製品のプロトタイプからジェットエンジンまで、およびその間のすべてを作成します。しかし、3Dプリンターはどのように機能するのでしょうか。これらの魔法の機械は、どのようにして数時間で事実上あらゆる形状の3次元オブジェクトを作成するのでしょうか。まあ、もしあなたがこれらのことに興味を持ったことがあるなら、あなたは運がいいです。ここでは、今日使用されている4つの最も一般的な3Dプリントテクノロジーの簡単な要約を示します。

FDM

フィラメントデポジションモデリングは、フューズドフィラメントファブリケーションとも呼ばれ、最も一般的なタイプの3Dプリントです。少なくとも消費者側ではそうです。以前に3Dプリンターを見たことがある場合は、FDMプリンターであった可能性が非常に高いです。

機能的に言​​えば、平均的なFDMマシンは、ロボットによって操作されているホットグルーガンのように機能します(興味深いことに、これはFDMが1980年代に発明された方法です!)。固体材料は、一端に移動し、ホットノズルから押し出されて溶融し、薄い層に堆積します。これは、3次元のオブジェクトが現れるまで何度も繰り返されます。唯一の違いは、接着剤の代わりに、これらの3Dプリンターは通常、ABSやPLAなどの熱可塑性フィラメントを使用することです。これらの意図的に設計されたプラスチックは、非常に特定の温度で溶融して液体のようになるように設計されていますが、数度冷却すると固体状態に戻ります。

簡単に言えば、FDM 3D印刷は基本的に2D印刷を何度も繰り返します。レイヤーが完了するたびに、ノズルが少し上に移動し(またはベッドが下に移動することもあります)、次のレイヤーがその上に印刷されます。最終的に、数百または数千ものレイヤーが互いに積み重ねられた後、結果は3Dオブジェクトになります。

SLA / DLP

SLAとDLPは同じコインの両面です。SLA(ステレオリソグラフィー)とDLP(デジタルレーザープロジェクション)はどちらも、光を使用して光反応性樹脂のプールでオブジェクトを「成長」させます。違いは、SLAは特定の領域全体にレーザー(集中した光の小さな点)をフラッシュして、それを硬化させてレイヤーを作成することです。対照的に、DLPマシンは、層の形状の樹脂に光を投射することにより、層のすべての領域を同時に硬化します。

ただし、技術的な詳細に関係なく、SLA / DLPマシンは一般的に同様の方法で動作します。開始するには、プリンターのビルドプレートを液体樹脂のプールに下げ、1ミリのほんの1分の1で停止してから、底に到達します。ちなみに、このベースプレートは完全に透明で、底から光を当てることができます。これが発生すると、光が直接当たった液体樹脂が固化し、それによってオブジェクトの最初の層が形成され、ビルドプレートに融着します。その後、ビルドプレートが数ミクロン上に移動し(その下に液体の樹脂がより多く取り込まれます)、プロセスが再び開始されます。このようにして、オブジェクトはレイヤーごとに下から上に作成されます。

SLS

SLS印刷は、FDMやSLAとは大きく異なります。オブジェクトを作成するために、マシンは超微細粉末​​のベッド上でレーザーをフラッシュし、粒子を融合して薄い固化層を形成します。次に、マシンはその層の上にさらにパウダーをスイープし(効果的に埋めます)、印刷が完了するまでこのプロセスを繰り返します。

この方法でオブジェクトを印刷することには、いくつかの明確な利点があります。幅広い素材に対応し、サポート材を使用せずに大きなオーバーハングやスパンを印刷でき、生産されるパーツは非常に高品質です。SLSプリンターは、射出成形、フライス加工、およびその他の従来の製造プロセスで作成された部品とほぼ同じ品質のオブジェクトを作成できます。

唯一の欠点は?SLSプリンターは、FDMやSLA / DLPのプリンターに比べて、法外に高価です。これは、超微粒子を融合できる高エネルギーレーザーは、そもそも非常に高価であるためです。一般的に言えば、最も安価なSLSプリンターでさえ200,000ドル以上のコストがかかります。また、ハイエンドのプリンターでは数百万ドルのコストがかかることがあります。とは言え、現在この技術を民主化してアクセスしやすくするために取り組んでいる企業は少数であるため、それほど遠くない将来、愛好家や消費者がSLSプリンターを利用できるようになる可能性があります。

ポリジェット

ポリジェット印刷は、FDM、SLA印刷、および通常の2Dインクジェットプリンター間のすばらしいハイブリッドと考えてください。これらのマシンは、光反応性樹脂の小さな液滴をビルド表面に噴出して、すぐに紫外線で硬化(硬化)します。その後、このプロセスが数百回(数千ではないにしても)繰り返され、レイヤーごとにオブジェクトが作成されます。大きな違いは、FDMプリンターとは異なり、ポリジェットマシンは複数のノズル(したがって名前)から一度に材料を堆積できるため、さまざまな利点があります。

おそらく、ポリジェットの最大の利点は、さまざまな色、グラデーション、パターンでオブジェクトを作成できることです。多くのポリジェットマシンは、複数の材料を同時に印刷することもできます。たとえば、ナイロン製の本体とゴム製のグリップが付いたコードレスドリルハウジングが必要な場合、十分に高度なポリジェットマシンで1回の印刷セッションでそのオブジェクトを製造できる可能性があります。それに加えて、ポリジェットプリンターは非常に高い解像度にも対応しています。そのため、ハイエンドのポリジェットマシンで作成されたオブジェクトが3Dプリントされたものであることがわかりにくい場合があります。