光造形と3Dプリント

現在、3Dプリント技術と言われるデジタルデータからのダイレクト製造は、様々な種類の製法が登場しています。
光造形は現在最も広く使用されている3Dプリントの一つであり、独自の進化を遂げている技術でもあります。
光造形3Dプリンターは、紫外線を照射するプロセスによって更に二つの種類に分類することができます。
一般的には、光造形というとStereolithography(SLA)のことを指しますが、
デジタルライトプロセッシング(DLP)方式といい、プロジェクターによって光を照射するタイプの物も開発されています。

また、このデジタルライトプロセッシング(DLP)を進化させた高速高性能造形が可能なCLIP製法という新技術も開発されています。

ステレオリソグラフィー(SLA)

ステレオリソグラフィー(SLA)は、液体樹脂のブールに紫外線を照射し、造形ステージを下げながら一層づつ硬化してカタチにする製法である。造形モデルの一番下の層が硬化したら、その上に次の層を積み上げ立体化してきます。

デジタルライトプロセッシング(DLP)

デジタルライトプロセッシング(DLP)は、ステレオリソグラフィー(SLA)と比べて、紫外線を照射するアプローチが異なります。SLAが上から紫外線をレーザービームで照射するのに対し、DLPの場合は、下からプロジェクターによって紫外線を照射し液体樹脂を硬化させます。

連続界面生産方式(CLIP)

DLP方式を利用し、光造形3Dプリンターの新たな境地を開いた製法が、連続界面生産方式、通称CLIP製法と言われる方式です。液体樹脂のプール内で紫外線を照射し固める方法です。

光造形3Dプリンターの長所と短所

光造形3Dプリンターは、その他の3Dプリント技術と比べて、いくつかの長所を持っています。
その代表的な特長が速度と精度です。この二つの基準は造形する物の形状や大きさ、素材などによって異なってきますが、
数時間から1日で比較的精度の高い物体を造形できます。
また、表面なども滑らかで複雑な形状が再現できることから、幅広い用途に使用されています。
短所としては、光硬化性樹脂であることから、耐候性が低く、造形後に直射日光に当たると劣化する可能性があります。

3Dプリンタの種類

種類特徴
光造形方式 弊社が導入している方式。紫外線で硬化する液体樹脂を使う積層方式で、レーザーを照射しながら造形していくのが特徴。造形精度がとても高く、微細な形状を表現でき、複雑な形の造形物も得意。時間がかかりやすく本体も高額になりがちだが、とても人気のある種類で、最も普及している。
インクジェット方式 液状の紫外線硬化樹脂をヘッドから噴射させたあと、紫外線を照射して一層づつ硬化させて積み重ねていく方式。紙の印刷に用いられるインクジェットプリンターの原理を応用したもので、精度が高く細かな造形ができ、サポート材の除去も簡単。ただし維持費が高額になりやすいことがデメリット。
粉末燃結方式 粉末状の材料にレーザーを照射して焼結させていく方式。銅やニッケル、チタンなどの金属やナイロンなどの粉末樹脂など、さまざまな種類の材料が使えるメリットがある。ただし他の方式とは違い、造形後には残った粉末を除去する手間がかかり、滑らかな質感を求められるものには向いていない。
熱溶解積層方式 溶融物堆積法(Fused Deposition Modeling)(FDM)とも呼ばれる。主に低価格の家庭用3Dプリンターで使われている方式。固形材料を熱で溶かして積み重ねることで立体造形を行う。現在主流である樹脂を使用できるので装置の価格が比較的安価で、コンパクトなサイズが多いため、狭いスペースでも設置できるメリットがある。その一方で、精度や仕上がりが他の種類と比べて粗いという欠点がある。
粉末固着(接着)方式 接着剤と粉末を交互に吹き付けて積層する粉末固着方式。造形スピードが速く、フルカラーで建築モデルやフィギュアを作ることが可能。使用する材料は石膏粉末のため、ランニングコストが安いのも魅力的。作った造形物が壊れやすく脆いのが難点だが、仕上げとして硬化剤を使用し強度を上げることも可能。発色が求められる造形物作成に向いている。