7種類の積層造形：エンジニア向けガイド

3Dプリントの世界を体験したことがあるなら、FDM、SLA、SLS、DMLS、MEX、VPP、PBFといった略語の洪水に見舞われたことがあるでしょう。マーケティング用語と技術標準が混在する、まさに混乱の連続です。一体これらは何を意味するのでしょうか？どのように関連しているのでしょうか？そして、あなたのプロジェクトにはどれが最適なのでしょうか？

あなたが探している簡単な答えはこれです。公式によると ASTM F42 / ISO 17296規格積層造形（AM）には、正確には3つのカテゴリーがあります。市場に出回っているすべてのXNUMXDプリント技術は、これらのいずれかのカテゴリーに分類されます。

1. バット光重合（VPP）
2. 材料 押出加工 （メキシコ）
3. パウダーベッドフュージョン（PBF）
4. マテリアルジェッティング（MJT）
5. バインダージェッティング（BJT）
6. 有向エネルギー堆積（DED）
7. シートラミネーション（SHL）

問題は、単にそれらを列挙するだけでは、それぞれの動作原理、使用する材料、解決する問題における深い違いを説明できないことです。これら7つのファミリーを理解することが、趣味から仕事に最適なツールを戦略的に選択できるプロフェッショナルへと成長するための鍵となります。

At RM（ラピッドマニュファクチャリング）私たちは毎日これらの技術を使っています。これは単なるリストではなく、私たちのツールボックスです。 決定的なガイドでは、AMの全体像を分かりやすく解説します。7種類のAMの種類をそれぞれ解説し、それらに共通する技術を探り、レーザー硬化樹脂でプリントされた部品と、レーザー硬化樹脂でプリントされた部品の違いを理解するための実践的な知識を提供します。 溶接金属 パウダー。

なぜ7種類？ASTM公式フレームワーク

始める前に、理解しておくことが重要です 現在も将来も、 この枠組みは存在します。長年、3Dプリンティング業界はまるで無法地帯のようでした。各社は独自のマーケティング用語を自社のプロセスに用い、大きな混乱を招いていました。この混乱に秩序をもたらすために、 ASTMインターナショナル世界的に評価されている標準化団体であるが、付加製造技術に関する委員会 F42 を結成しました。

彼らはブランド名を無視し、プロセスの基本的な物理学に焦点を当てたシステムを作成しました。材料がどのように結合されて部品を形成するかこれがエンジニアにとってのゴールドスタンダードである理由です。同じように動作する技術をグループ化することで、多くの場合、長所と短所が共通していることを意味します。

さあ始めましょう ディープダイブ.

バット光重合（VPP）：液体を固体に硬化させる

バット光重合法は、3Dプリントの最も古く、最も精密な方法の一つです。主な目標が、非常にシャープなディテールと 表面仕上げ ほぼ射出成形のように見える場合は、VPP から始めます。

コアコンセプト：ノミのように軽い

フォトポリマー樹脂と呼ばれる特殊な液体プラスチックで満たされた浅いプール（「バット」）を想像してみてください。この樹脂にはユニークな特性があります。特定の波長の紫外線（UV）に当たるまでは液体のままですが、当たると瞬時に硬化（「キュア」）します。VPP技術はこの原理を利用し、高精度の光源を用いて樹脂の表面に層の形状を「描画」し、固めます。このプロセスを層ごとに繰り返し、液体から固体の物体を作り上げます。

プロセスのステップバイステップ

さまざまな VPP マシンが存在しますが、それらはすべて同様のワークフローに従います。

1. 初期化： ビルド プラットフォームがフォトポリマー樹脂の容器内に下降し、プラットフォームと容器の底の間に単一層の厚さの非常に小さい正確な隙間を残します。
2. 硬化： 制御されたUV光源が、部品の最初の断面の形状に沿って樹脂を選択的に照射します。照射された樹脂は固まります。
3. レイヤーの変更: ビルド プラットフォームが 1 層分だけ上方 (マシンによっては下方) に移動し、液体樹脂の新しい層が隙間に流れ込むようになります。
4. 繰り返し： このプロセスは繰り返され、光源によって各層が硬化され、下の層と融合されていき、部品全体が完成します。
5. 後処理： 印刷が完了すると、パーツはタンクから取り出され、余分な樹脂が滴り落ちます。最終的な仕上がりを得るには、化学洗浄（通常はイソプロピルアルコール）を行い、UVチャンバーで完全に硬化させる必要があります。 材料特性.

VPPの主要技術

• 光造形 (SLA): これはVPP技術の元祖です。ガルバノメーター（鏡）で方向付けられた単一のUVレーザービームを用いて、各層の形状をトレースします。非常に高精度ですが、レーザーですべての線を描画する必要があるため、処理速度が遅くなる場合があります。
• デジタル ライト プロセッシング (DLP): DLPはレーザーの代わりにデジタルプロジェクターを使用し、スライドショーのスライドのように層全体の画像を一度に投影します。これはSLAよりもはるかに高速で、特に大型の固体部品の場合、層の複雑さが硬化時間に影響を与えないため、非常に効果的です。
• マスクされた SLA (MSLA または LCD): これは、高解像度の樹脂プリントを一般向けに普及させた技術です。強力なUV LEDアレイをバックライトとして用い、そのバックライトは層の形状を表示するLCDスクリーンで「マスク」されます。LCDスクリーンはステンシルのような役割を果たし、パーツを配置すべき部分のみに光を透過させます。コスト効率が高く、非常に高速です。

材料、長所、短所、用途

• 材料： 液状フォトポリマー樹脂。標準樹脂、強靭性・耐久性樹脂（ABS樹脂を模倣）、柔軟性樹脂（ゴムを模倣）、ジュエリー製作用の鋳造樹脂など、多種多様な種類があります。
• メリット： 比類のないディテールと精度、信じられないほど滑らかな表面仕上げ、複雑で精巧な形状に最適です。
• デメリット： 部品が脆くなり、面倒な後処理（洗浄と硬化）が必要になり、紫外線に長時間さらされると材料特性が劣化する可能性があります。
• 最高のアプリケーション: 高忠実度のプロトタイピング、歯科および医療モデル、ジュエリーの鋳造パターン、卓上ミニチュア、および優れた機能が最優先されるあらゆるアプリケーション。

材料押出（MEX）：フィラメントを使った造形

これは、これまでのところ最も一般的でよく知られている3Dプリントの方法です。学校、図書館、あるいは友人の工房などでデスクトップ3Dプリンターを見たことがあれば、ほぼ間違いなくMaterial Extrude（マテリアルエクストルージョン）方式を採用しています。

コアコンセプト：ハイテクホットグルーガン

MEXの原理は驚くほどシンプルです。細長い固体プラスチックの繊維（「フィラメント」）がスプールから加熱されたプリントヘッド（「エクストルーダー」）に送り込まれます。プリントヘッドはプラスチックを半液体状態まで溶かし、小さなノズルから押し出します。機械はこのノズルを正確な軌道で動かし、溶融プラスチックの薄いビーズを表面に形成します。ビーズはほぼ瞬時に冷却され、固まります。このプロセスは層ごとに繰り返され、新しい層は下の層と融合していきます。

プロセスのステップバイステップ

1. 読み込んでいます： 熱可塑性フィラメントのスプールがプリンターに装着され、フィラメントの先端が押し出し機構に送り込まれます。
2. 暖房： 押し出し機の「ホットエンド」は、使用するプラスチックの特定の溶融温度（例：PLA の場合は約 210°C、ABS の場合は約 245°C）まで加熱されます。
3. 押し出し： マシンのガントリー システムは、プリント ヘッドを X 軸と Y 軸に沿って移動させ、押し出し機がフィラメントを熱いノズルから押し出して、最初の層をビルド プレート上に堆積させます。
4. レイヤリング： レイヤーが完了すると、ビルド プレートが Z 軸に沿って 1 レイヤー分の高さだけ下に移動します (またはガントリーが上に移動します)。
5. 繰り返し： このプロセスは、数百または数千の層が積み重ねられて最終的なオブジェクトが形成されるまで繰り返されます。

MEXの主要技術

• 溶融堆積モデリング (FDM): これは、1980年代にこの技術を発明したストラタシス社が商標登録した用語です。産業グレードのMEXマシンを指す際によく使用されます。
• 溶融フィラメント造形法（FFF）： 2000年代にFDMの特許が失効し始めた頃、オープンソースのRepRapムーブメントは、同じプロセスを表すために「FFF」という用語を採用しました。現在、「FFF」はデスクトッププリンターやプロシューマー向けプリンターで一般的に使用され、「FDM」はハイエンドの産業用システムに関連付けられることが多いですが、機能的には同じプロセスです。

材料、長所、短所、用途

• 材料： 膨大かつ常に拡大を続ける熱可塑性フィラメントのライブラリ。これがMEXの大きな強みです。一般的な材料には、PLA（印刷が容易、生分解性）、ABS（強度、耐熱性）、PETG（耐久性、食品安全）、TPU（柔軟性）などがあります。産業用 機械は高性能エンジニアリングで印刷できる PEEK、PEKK、Ultem などのポリマーは、驚異的な強度と耐薬品性を備えています。
• メリット： 参入コストが非常に低く、多様な特性を持つ幅広い材料を利用でき、機械はシンプルで信頼性が高く、操作が簡単で、強力で機能的な部品を生産します。
• デメリット： 目に見える層線が常に存在するため、表面仕上げが粗くなり、VPP と比較して解像度と寸法精度が低下し、部品の強度が異方性になります (層間の Z 軸が弱くなります)。
• 最高のアプリケーション: ラピッドプロトタイピング、製造補助具（治具、固定具、ツール）、建築模型、完璧な表面仕上げを必要としない最終用途の機能部品、趣味のプロジェクト。

最初に ガイドの一部では、3Dプリントの基礎技術である、光で液体樹脂を硬化させる技術（バット光重合法）と、溶融したフィラメントを押し出す技術（マテリアルエクストルージョン法）について考察しました。今回は、液体やストランドから粉末の世界へと移ります。次の3つの技術群、パウダーベッドフュージョン法とバインダージェッティング法は、産業用XNUMXDプリントの主力技術であり、複雑なナイロン製のプロトタイプから航空機搭載可能なチタン部品まで、あらゆるものの製造を可能にします。

粉末床溶融結合（PBF）：レーザーとビームによる粉末の溶融

材料の押し出しが最も 一般的な 3Dプリントの形態の中で、パウダーベッドフュージョンはおそらく最も 変形させる プロフェッショナルアプリケーション向け。この技術群は、堅牢な素材から、サポートを必要としない複雑な部品を製作する能力を解き放ちます。 エンジニアリングプラスチック 高性能金属など。

コアコンセプト：高エネルギー精密溶接

造形チャンバー内に、ポリマーまたは金属などの微細な粉末が、完璧に滑らかで平坦に充填されている様子を想像してみてください。レーザーまたは電子ビームといった強力なエネルギー源が、ピンポイントの精度で粉末ベッドに照射されます。このエネルギーは、パーツの最初の層の形状を選択的にスキャンし、粉末粒子を溶融または焼結させて固体の塊へと融合させます。その後、ベッドがわずかに下がり、新たな粉末層が表面全体に塗布されます。このプロセスが繰り返され、粉末ベッド内で層ごとに造形物が造形されます。

この方法には重要な利点があります。それは、周囲の未溶融粉末が天然のサポート構造として機能することです。これにより、VPPやMEXでは不可能な、非常に複雑で自由形状の形状や連結部品を作製することが可能になります。これは、後に除去する必要があるサポート構造の密集したネットワークなしには不可能です。

プロセスのステップバイステップ

1. 準備： ビルドチャンバーは、 物質の溶解 ポイント。これにより熱応力が軽減され、エネルギー源が粉末を溶融しやすくなります。チタンのような反応性の高い金属の場合、酸化を防ぐためにチャンバー内に不活性ガス（アルゴンなど）も充填されます。
2. 粉末堆積: 再コーティングブレードまたはローラーは、リザーバーからビルドプラットフォーム上に薄く正確な粉末層を掃き出します。
3. 融合： エネルギー源 (レーザーまたは電子ビーム) が部品の断面を選択的にスキャンし、粉末粒子を固体層に融合します。
4. 低下： ビルド プラットフォームが 1 層分の高さだけ下がります。
5. 繰り返し： リコーターは新しい粉末層を堆積し、部品が完全に形成されて粉末層内に包まれるまでこのプロセスを繰り返します。
6. クールダウンとブレイクアウト: 反りを防ぐため、造形チャンバー全体をゆっくりと（時には数時間かけて）冷却する必要があります。冷却後、造形プラットフォームを取り外し、「ブレイクアウト」と呼ばれるプロセスで、パーツを周囲の粉末ケーキから掘り出します。
7. 後処理： 部品は、ブラシと圧縮空気、またはメディアブラストを用いて余分な粉末（多くの場合リサイクルされます）を除去します。金属部品は通常、ビルドプレートに取り付けられたままであるため、切断する必要があり、さらに熱処理や表面仕上げが必要になる場合があります。

PBFの主要技術

• 選択的レーザー焼結 （SLS）： これはプラスチックのPBFプロセスの基本です。CO2レーザーを用いて、ポリマー粉末（主にナイロン（PA11、PA12））を焼結（粒子が完全に溶融することなく表面が結合するまで加熱）します。 RM当社では、SLS を使用して、射出成形部品と同様の特性を持つ、エンクロージャやスナップフィットアセンブリなどの耐久性と機能性に優れたプロトタイプや最終用途部品を製造しています。
• 直接金属レーザー焼結法（DMLS）/選択的レーザー溶融法（SLM）： これら99.9つの用語は金属のプロセスを表す用語であり、しばしば互換的に使用されますが、微妙な技術的違いがあります。どちらも高出力ファイバーレーザーを用いて金属粉末を溶融します。DMLSは技術的に粒子を焼結するのに対し、SLMは粒子を完全に溶融して均質な液体プールにします。実際には、最新の機械は完全溶融を実現し、XNUMX%を超える密度の部品を製造します。この技術は、航空宇宙、医療インプラント、高性能自動車用途向けの軽量で最適化された金属部品の製造において、画期的な技術です。
• 電子ビーム溶解法（EBM）： Arcam社（現在はGE Additive傘下）によって発明されたEBMは、レーザーではなく電子ビームを使用します。EBMにはいくつかの重要な違いがあります。まず、プロセスは真空中で行われなければならず、はるかに高い温度で動作します。その結果、DMLS/SLM部品に見られる内部応力がほぼ完全に除去された金属部品が得られ、医療グレードのチタンや航空宇宙部品に最適です。

材料、長所、短所、用途

• 材料： 幅広いエンジニアリング材料。プラスチックの場合：主にナイロン（PA11、PA12）で、強度を高めるためにガラス繊維や炭素繊維を充填することが多い。金属の場合：アルミニウム合金、 ステンレス鋼、チタン合金、インコネル（超合金）、コバルトクロム。
• メリット： 優れた機械的特性、非常に複雑でサポートフリーの形状を作成する能力、ビルド領域全体に部品を詰め込むことができる（「ネスティング」）ため高い生産性。
• デメリット： 機械と材料のコストが高く、VPP よりも表面仕上げが粗く、後処理と冷却に長時間かかります。
• 最高のアプリケーション: 機能プロトタイプ、複雑なダクト、治具、医療用インプラント、軽量航空宇宙用ブラケット、複雑な最終用途部品の少量生産。

バインダージェッティング（BJT）：大量生産向け接着粉末

バインダージェッティングは、PBF（粉末層内で部品を造形する）と同様の原理で動作しますが、全く異なる溶融メカニズムを採用しています。バインダージェッティングでは、熱の代わりに液体の結合剤（いわばハイテク接着剤）を用いて粉末粒子を結合します。この違いこそが、BJTが真の量産技術になりつつある理由を理解する鍵です。

コアコンセプト：粉末用3Dインクジェットプリンター

2Dインクジェットプリンターの紙を、超微細金属または砂の粉末ベッドに置き換えたところを想像してみてください。インクジェットプリントヘッドによく似た工業用プリントヘッドが粉末ベッド上を走査し、部品を形成する領域に液体バインダーの微小液滴を選択的に塗布します。バインダーは粉末に浸透し、粒子を結合します。ベッドが下がり、新しい粉末層が塗布され、このプロセスが繰り返されます。

この段階で製造された部品は、まだ脆い「グリーン」状態です。最終製品の形状は備えていますが、結合剤はバインダーのみで固定されています。強度が高く機能的な部品となるには、後工程（焼結）という重要な工程を経る必要があります。

プロセスのステップバイステップ

1. 粉末堆積: 再コーティング ローラーは、ビルド プラットフォーム上に薄い層の粉末を広げます。
2. バインダーの堆積: インクジェット スタイルのプリントヘッドがベッド上を移動し、結合剤の液滴を正確に堆積させて層を形成します。
3. レイヤリング： ビルド プラットフォームが下がり、新しい粉末の層が適用されます。
4. 繰り返し： このプロセスは、部品が完成し、結合していない粉末に包まれるまで続きます。
5. 粉ふき: 「グリーン」部分は粉末層から慎重に掘り出されます。
6. 焼結: これが極めて重要なステップです。グリーンパーツは高温の炉に入れられます。バインダーは燃え尽き、粉末粒子は融点直下まで加熱され、互いに融合して高密度の固体になります。この工程で、パーツは予想通りに大きく収縮します。

材料、長所、短所、用途

• 材料： 金属（ステンレス鋼 （非常に一般的）、砂（鋳型を作るため）、陶磁器などがあります。
• メリット： 非常に高速な印刷プロセス（熱を必要とせず）、PBFに比べて低コスト、金属などの従来の方法と競合する非常に大量生産が可能 射出成形 （MIM）。
• デメリット： 重要な複数ステップの後処理ワークフローが必要であり、最終部品の密度と機械的特性は PBF 部品よりも低く、焼結中の部品の収縮の管理は複雑になる可能性があります。
• 最高のアプリケーション: 小型で複雑な金属部品の大量生産、鋳造産業向けの大型砂型や中子の製造、装飾用金物や 消費者製品.

この決定版ガイドの最初の3部では、現代のXNUMXDプリンティングを特徴づけるコアテクノロジーを詳しく解説しました。まず、光硬化樹脂（バット光重合法）の高精度化と、フィラメントベースのプリンティング（材料押し出し法）の普及について解説しました。次に、粉末床から部品を製造する産業の原動力となる、粉末床溶融結合法（Powder Bed Fusion）の高強度化とバインダージェッティング法の大量生産の可能性について掘り下げました。

さて、最後の3つの公式カテゴリーを検証することで、今回の調査を締めくくります。これらのカテゴリーは、超リアルなフルカラーモデルの作成から数百万ドル規模の航空宇宙部品の修理まで、それぞれが独自のエンジニアリング課題を解決する、より専門的な技術であることが多いです。

マテリアルジェッティング（MJT）：超リアルなプロトタイピングを実現するパワーハウス

マテリアルジェッティングは、3Dプリンティングにおいて、ハイエンドのインクジェットカラープリンターが2Dプリンティングに果たす役割と同等の役割を果たします。この技術は、圧倒的な視覚的リアリズム、超微細なディテール、そして極めて滑らかな表面仕上げを備えたパーツを製作するという、ただ一つの目的のために開発されました。また、複数の材料と幅広い色域を一度の造形で容易にプリントできる唯一の技術でもあります。

コアコンセプト：噴射液滴と瞬間硬化

2Dプリンターのように、数百もの小さなノズルを備えた産業用プリントヘッドを想像してみてください。このプリントヘッドは、インクの代わりに、液体フォトポリマー（感光性樹脂）の微細な液滴を造形プラットフォーム上に噴射します。これらの液滴が付着すると、プリントヘッドアセンブリに組み込まれたUV光源がそれらの上を通過し、瞬時に硬化させ、液体を固体のプラスチック層に変えます。

このプロセスが繰り返され、硬化した液滴が極薄の層を一つずつ重ねて造形物が作られます。MJTの真の魅力は、複数のプリントヘッドからそれぞれ異なる材料を噴射できることにあります。これにより、異なるベース樹脂（例えば、硬質の不透明材料と柔軟な透明材料）を同一層内の特定の場所に塗布することが可能になります。これらの液滴を硬化前に混合することで、この装置は、様々な色合い、透明度のグラデーション、異なるショア硬度など、様々な中間特性を持つ「デジタルマテリアル」を、単一のモノリシックな部品の中に作成することができます。

プロセスのステップバイステップ

1. ファイルの準備: CAD ファイル内のさまざまなボディまたは面に特定のマテリアルまたは色を割り当てて、3D モデルを準備します。
2. 材料噴射と硬化： プリントヘッド アセンブリはビルド プラットフォーム全体を移動し、デジタル ファイルの指示に従ってフォトポリマーの液滴を噴射します。
3. 即時凝固： 内蔵の UV ランプにより、噴射された材料がほぼ瞬時に硬化します。
4. レイヤリング： ビルド プラットフォームが下がり、次の層でプロセスが繰り返されます。
5. サポート生成: MJTでは、パーツが液体から造形されるため、サポート構造が必要です。これは通常、ゲル状の溶解性材料で、主モデル材料と一緒に噴射され、後処理で簡単に除去できます。
6. サポートの削除: 印刷が完了すると、部品は洗浄ステーションに配置され、そこでゲル状のサポート材がウォータージェットまたは溶液に溶解して除去され、完全に滑らかな表面が残ります。

材料、長所、短所、用途

• 材料： 幅広い種類のUV硬化型フォトポリマー（アクリル系樹脂）をご用意しています。様々なエンジニアリングプラスチック（ABS樹脂、ポリプロピレン樹脂など）やエラストマー（ゴム系）を模倣するように配合されており、幅広い色と透明度を取り揃えています。
• メリット： 比類のない表面仕上げとリアルさ、フルカラーおよび複数の材料での印刷機能、極めて高い寸法精度、サポートの簡単な除去。
• デメリット： 部品は脆く、PBF や MEX で作られたものよりも機械的特性が低い場合が多く、材料は紫外線に敏感で、時間の経過とともに劣化する可能性があり、機械と材料のコストが高くなります。
• 最高のアプリケーション: 消費者向け製品向けの超リアルな外観モデル、手術計画用の解剖モデル、ソフトタッチ表面を必要とする治具や固定具、少量生産 射出成形金型 試作用。

指向性エネルギー堆積（DED）：修復および大型構造物用の添加剤

指向性エネルギー堆積法（DED）は、積層造形とは根本的に異なるアプローチです。従来の技術は、限られた造形空間内で部品をゼロから造形しますが、DEDは「オープンエア」のプロセスであり、多くの場合、 加えます 既存の部品に材料を流し込んだり、非常に大きな構造物を建造したりするためのものです。プリンターというよりは、ロボット制御による高精度の溶接やクラッディング工程のようなものだと考えてください。

コアコンセプト：堆積時点での材料の融合

DEDシステムでは、多軸ロボットアームがノズルを対象表面に向けます。このノズルは、金属粉末または金属ワイヤなどの材料の流れを吐出すると同時に、強力なエネルギー源（通常はレーザー、電子ビーム、プラズマアーク）を同じ点に照射します。エネルギー源は対象表面に小さな溶融池を作り出し、そこに原料材料が供給され、溶融して基板と融合します。ロボットアームはプログラムされた経路に沿って移動し、材料のビードを積層します。これらのビードを積み重ねることで、複雑な形状を形成、特徴を追加、または摩耗した表面を修復することができます。

このプロセスは粉末床に限定されないため、DED マシンはロボット アームの到達範囲によってのみ制限される非常に大きな部品を作成できます。

材料、長所、短所、用途

• 材料： ほぼすべて金属で、ワイヤー状または粉末状であることが多い。一般的な材料には、チタン合金、インコネル、ステンレス鋼、各種工具鋼などがある。
• メリット： 非常に大きな部品を作成可能、材料堆積率が高い、既存の高価値部品の修復や機能追加に最適、工程の途中で原料を変更することで機能的にグレード分けされた材料を作成可能。
• デメリット： 解像度が非常に低く、表面仕上げが悪いため、ほとんどの場合、大幅な後加工が必要となり、資本設備コストが高く、プロセス制御が複雑になることがあります。
• 最高のアプリケーション: At RM航空宇宙産業の摩耗したタービンブレードの修理など、高価値アプリケーションにおけるDEDの威力を認識し、 大型金属のカスタム機能 鍛造品、防衛および海洋用の大型構造部品の製造を行っています。

7. シートラミネーション（SHL）：ニッチな積層技術

シート積層は、AMの中でも最も古く、かつあまり一般的ではない形態の一つです。薄いシート状の材料を積層、接着、切断することで物体を造形する一連のプロセスです。ニッチな用途を持つ一方で、形状や加工の限界があります。 材料特性とは 機能部品にはあまり使用されません。

コアコンセプト：シートの積み重ねと切断

このプロセスは、ロールまたはシート状の材料（紙、プラスチック、金属箔など）から始まります。このシートをビルドプラットフォーム上に置き、接着剤、またはより高度なシステムでは超音波エネルギーを使用して、下の層に接着します。接着後、 レーザーまたは物理的な刃による切断 特定の層のパーツの輪郭を描きます。廃材は支持構造としてそのまま残ります。その後、プラットフォームが下がり、新しいシートが供給されて接合され、このプロセスが繰り返されます。造形が完了すると、パーツは積層されたダイシングされた材料のブロックに包まれ、掘り出さなければなりません。

現代的でより進歩した形態は 超音波積層造形（UAM）超音波振動を用いて金属箔の層間に固体冶金結合を形成する技術で、大きな熱を加えることなく実現します。この低温プロセスにより、電子機器やセンサーを固体金属部品に直接埋め込むことができます。

材料、長所、短所、用途

• 材料： 紙、プラスチック、金属箔（アルミニウム、銅、チタン）。
• メリット： 大型でかさばる物体でも非常に高速、材料コストが低い (紙ベースのシステムの場合)、UAM は電子機器を埋め込み、異種金属を接合できます。
• デメリット： 非常に無駄の多いプロセス、形状の複雑さが限られている（内部の空隙がない）、最終部品が剥離する傾向がある、表面仕上げが悪い。
• 最高のアプリケーション: 初期段階の低コストのコンセプト モデル (特に紙を使用)、センサーまたは電子機器が埋め込まれた部品の作成 (UAM)、カスタム金属マトリックス複合材の製造。

選択の決定：午前7時のテクノロジーの概要

適切な添加剤の選択 製造プロセスは重要なエンジニアリングです 決定は、アプリケーションの速度、コスト、材料特性、形状の複雑さといった要件に完全に依存します。これまで見てきたように、「最良」の方法は一つではなく、作業に適したツールを選ぶことが重要です。

のチーム RM（ラピッドマニュファクチャリング） 私たちは日々こうしたトレードオフを体験し、お客様に最適なソリューションを導き出しています。お客様の意思決定を容易にするために、7つの公式テクノロジーの概要を以下に示します。

AMテクノロジーファミリー	一般的な資料	最適な使用例	主な利点	主な制限
バット光重合	フォトポリマー樹脂	高精細プロトタイプ、鋳造パターン	優れた表面仕上げと細部までこだわったディテール	脆い部品、後硬化が必要
材料の押し出し	熱可塑性プラスチック（PLA、ABS、PETG、PEEK）	低コストのプロトタイプ、治具、固定具	低コスト、幅広い材料の種類	目に見える層線、大きな部品では遅い
パウダーベッドフュージョン	ナイロン、金属（Al、Ti、SS）	機能プロトタイプ、複雑な金属部品	優れた機械的特性、設計の自由度	高コスト、大規模な後処理
バインダー噴射	金属（SS）、砂、セラミック	大量生産金属部品、鋳造金型	高速で、大量生産に適した拡張性	多段階プロセス、低密度部品
マテリアルジェッティング	フォトポリマー樹脂	超リアルなフルカラーモデル	比類のないリアリズムとマルチマテリアル機能	コストが高く、部品が壊れやすい
指向性エネルギー堆積	金属（チタン、インコネル）	部品の修理、機能の追加	非常に大きな部品の作成、修理能力	解像度が低い、表面仕上げが悪い
シートラミネート	紙、プラスチック、金属箔	低コストのコンセプトモデル、組み込み電子機器	高速かつ低コスト（紙）、センサーを埋め込むことができる（UAM）	無駄が多く、限定的な複雑さ

よくある質問（FAQ）

Q1: 積層造形にはいくつの種類がありますか?

公式ISO/ASTM 52900規格によれば、 セブンハンド 積層造形の種類またはファミリー プロセス。機械ブランドや商標登録されたプロセス名（FDM®、SLA®、DMLS®など）は数十種類ありますが、それらはすべて、基本的な動作原理に基づいて、以下の7つのコアカテゴリのいずれかに分類されます。

Q2: 積層造形と 3D プリントの違いは何ですか?

実用上、「付加製造」と「3Dプリンティング」という用語は互換的に使用されます。「3Dプリンティング」は、特に消費者の文脈では、より一般的で広く理解されている用語です。「付加製造」は、より正式な産業用語であり、専門的な製造環境での技術の使用を強調し、従来の「減算型」製造（例えば、 CNC加工）または「形成的」製造（射出成形など）です。

Q3: 典型的な積層造形ワークフローの 8 つのステップは何ですか?

7 つのテクノロジーにはそれぞれ微妙な違いがありますが、アイデアから部品に至るまでの一般的なワークフローは、次の 8 つの主要なステップに分けられます。

1. 3Dモデリング（CAD）： CAD ソフトウェアを使用してデジタル 3D デザインを作成します。
2. ファイルエクスポート（STL/3MF）： CAD モデルを STL や 3MF などの印刷可能なファイル形式に変換します。
3. スライス： スライサーソフトウェアを使用して、モデルを薄い水平層にデジタルカットし、 機械のGコード命令.
4. マシンのセットアップ: 積層造形の準備 材料をロードし、ビルド プラットフォームをクリーニングし、キャリブレーションを実行してマシンをアップグレードします。
5. ビルドプロセス: 機械は部品を層ごとに構築します。これは自動化されたプロセスであり、数時間から数日かかることもあります。
6. 部品の取り外し: 完成したパーツを慎重に装置から取り出します。チャンバーを冷却するか、パーツをビルドプレートから取り外す必要がある場合があります。
7. 後処理： これは、サポートの除去、洗浄（例：余分な粉末の除去）、硬化（例：樹脂の UV 後硬化）を含む重要な段階です。
8. 仕上げ/検査（オプション）: 部品は、研磨、磨き、塗装、熱処理などのさらなる工程を経て、仕様を満たしていることを確認するための品質検査を受ける場合があります。

参考情報

1. ISO/ASTMインターナショナル（2021年）。 ISO/ASTM 52900:2021: 積層造形 - 一般原則 - 基礎と用語. https://www.astm.org/standards/iso-astm52900
2. ギブソン、I.、ローゼン、DW、スタッカー、B.（2015）。 積層造形技術：3Dプリンティング、ラピッドプロトタイピング、ダイレクトデジタルマニュファクチャリング （第2版）。シュプリンガー。 https://link.springer.com/book/10.1007/978-1-4939-2113-3
3. ウォーラーズアソシエイツ（2023年）。 ウォーラーズレポート 2023: 積層造形と 3D プリンティング業界の現状. https://wohlersassociates.com/product/2023-wohlers-report/

 

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