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3D印刷技術

3Dプリンティング:テクノロジー、プロセス、およびテクニック

3D印刷技術は、さまざまな業界での使用に非常に人気があり、積層造形とも呼ばれます。 この用語は、このテクノロジーがオブジェクトを作成する方法を正確に説明しています。 「添加剤」とは 、オブジェクトを作成するために 16〜180ミクロン以上 薄い層を 連続して追加することを指し ます。 実際、すべての3Dプリントテクノロジーは類似しており、オブジェクトを レイヤー ごとに構築 して複雑な形状を作成します。


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3Dプリンターはどのように機能しますか?

3D印刷には3つの主要なステップがあります。

最初のステップ は、印刷 するオブジェクトの 3Dファイルを設計するときの印刷直前の準備 です。 この3Dファイルは、 CADソフトウェアを使用して作成できます   3Dスキャナー付き   または、単にオンライン市場からダウンロードします。   3Dファイルを印刷する準備ができていることを確認したら   、2番目のステップに進むことができます。

2番目のステップ は、実際の印刷プロセスです。 最初に、オブジェクトに必要な特定のプロパティを最もよく実現する材料を選択する必要があります。 3D印刷で使用されるさまざまな素材は非常に幅広いものです。 それには、プラスチック、セラミック、樹脂、金属、砂、織物、生体材料、ガラス、食物、さらには月塵が含まれます! これらの材料のほとんどは、多くの仕上げオプションも可能にします   念頭に置いた正確な設計結果を達成できるようにします。たとえば、ガラスのような他のいくつかは、まだ3D印刷素材として開発されており、まだ簡単にアクセスできません。

3番目のステップは仕上げプロセスです。 このステップには、特定のスキルと資料が必要です。 オブジェクトを最初に印刷するとき、多くの場合、目的どおりに完成させるために研磨、ラッカー塗り、または塗装するまで、直接使用したり配達したりすることはできません。

プロジェクトに選択した素材によって、どの印刷方法が最も適しているかが決まります。 これらの中で、材料の各グループで最も一般的に使用される技術を次に説明します。

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プラスチックまたはアルマイドを使用する場合

  • 溶融堆積モデリング(FDM)テクノロジー:主に個人が使用するため、まさに市場に参入しています。 これはおそらく、市場で入手可能なプリンターの数が多いため、最も一般的な印刷方法です。 FDMは、他の3D印刷技術と比較して手頃な価格の3D印刷プロセスです。 このプロセスは、材料を溶融してノズルから押し出すことで機能し、オブジェクトの断面を各層ごとに3D印刷します。 新しい層ごとにベッドが下がり、オブジェクトが完成するまでこのプロセスが繰り返されます。 レイヤーの厚さは、3Dプリントの品質を決定します。 一部のFDM 3Dプリンターには、複数の色で印刷する2つ以上のプリントヘッドがあり、複雑な3Dプリントの張り出し領域のサポートを使用します。

  • SLSテクノロジー   :レーザー焼結は、物体を形成するために粉末の連続した層を一緒に溶かして物体を製造する3D印刷技術です。 このプロセスは、特に複雑で連動するフォームの作成を容易にします。 Plastic および Alumideで使用できます

自分に最適なものを見つけるためにこれら2つのテクノロジーを比較したい場合は、ショーダウンFDM対SLSをご覧ください。


樹脂またはワックスを使用する場合

  • 必要な技術は 光重合   、UV光による感光性樹脂の固化を伴う手法。 次のようなさまざまな3D印刷プロセスで使用されます。

    • マルチジェットプリンター   :Stereolithographyと同様に、高品質のPolyJetおよびMultiJet 3D印刷プロセスは、UV光を使用してフォトポリマーを架橋します。 ただし、レーザーをスキャンして層を硬化するのではなく、プリンタージェットはフォトポリマーの小さな液滴(インクジェットプリンターのインクと同様)を最初の層の形状でスプレーします。 プリンターヘッドに取り付けられたUVランプは、ポリマーを架橋し、層の形状を所定の位置に固定します。 次に、ビルドプラットフォームが1層の厚さで下降し、より多くの材料が前の層に直接堆積されます。

    • デジタル光処理   (DLP) プロジェクターは、フォトポリマー樹脂の硬化に使用されます。 これは、UVレーザーを使用してフォトポリマー樹脂を硬化する代わりに、セーフライト(電球)が使用されることを除いて、SLAメソッドに非常に似ています。 オブジェクトはSLAと同様に作成され、オブジェクトは樹脂から引き出され、コンテナーの底に未硬化樹脂用のスペースが作成され、オブジェクトの次の層が形成されるか、次の層が硬化されてタンクに入れられます頂点で。
      Sculpteoは、シルバーおよびブラス3D印刷にDLPテクノロジーを使用しています。 最初にワックスモデルを3Dプリントし、ロストワックスキャスティングテクニックを使用します。ワックスを溶かして銀で満たす前にワックスの周りに型を作り、オブジェクトを作成します。

    • 連続液体界面製造(CLIP)は、デジタル光プロジェクターで生成されたUV画像の連続シーケンスを、液体樹脂浴の下の酸素透過性でUV透過性の窓を通して投影することで機能します。 ウィンドウの上に作成されたデッドゾーンは、パーツの下に液体界面を維持します。 不感帯の上では、硬化部分が樹脂槽から引き出されます。

    • 光造形   (SLA):硬化性フォトポリマー樹脂のバットを使用します。 ビルドプレートは少しずつ下降し、液体ポリマーが光にさらされ、UVレーザーが層ごとに断面を描きます。 モデルが作成されるまで、このプロセスが繰り返されます。 オブジェクトは、オブジェクトを樹脂から引き抜くことで3D印刷されます(下から上)。これにより、容器の底に未硬化の樹脂用のスペースができ、オブジェクトの次の層を形成できます。 もう1つの方法は、オブジェクトを下に引いてタンクに3Dプリントし、次の層を上部で硬化させます。 131



Metalを使用する場合

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    • 電子ビーム溶解(EBM) は、レーザーから3Dプリント金属への代わりに、電子ビームを電源として使用します。 電子ビームは、高真空内で金属粉末を層ごとに溶融し、金属粉末の完全な溶融を達成できます。 この方法では、高密度の金属部品を製造できるため、材料の特性を保持できます。

    • 直接金属レーザー焼結(DMLS)   レーザーを目指して、レイヤーごとにオブジェクトの断面をトレースすることにより、金属粉末を焼結するために、電源としてレーザーを使用します。 直接金属レーザー焼結は、選択的レーザー焼結プロセスに似ています。

    • DLP とロストワックスキャスト技術を組み合わせることで、オブジェクトを3Dで印刷できます。 Sculpteoは、シルバーブラスの3Dプリントに DLPテクノロジーを使用してい ます。 最初に、ワックスモデルを3Dプリントします。 次に、ロストワックス鋳造技術を使用します。ワックスを溶かして銀で満たす前に、ワックスの周りに型を作り、オブジェクトを作成します。

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結論

3Dプリンティングは常に変化しているため、3Dプリンティングテクノロジーとプロセスのリストは増え続けています。 3D印刷業界は、オブジェクトやパーツを作成するための素材やプロセスだけでなく、ハードウェアの革新を続けています。 予算、設計、機能などの多くの要因に応じて、適切な3D印刷プロセスと適切な素材を選択することが重要です。 3D印刷は、以前は大量生産方式でしか製造されていなかったさまざまな3D印刷オブジェクトを作成できます。

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