SHIELDです。
もう2月も終盤に差し掛かり、日ごとに高3に近づいてくると、嫌でも受験を意識せざるをえませんね。予定では3Dプリンター完成はセンター試験終わった直後くらいなので、その時期でもちゃんと組んで記事書き上げる時間があるかと言われればもちろん無いのでどうしていくべきか悩んでる今日この頃です。
今回は番外編ということで、マイ3Dプリンター4号で3Dプリンターの造形方法の種類と特徴についての詳しい記載があったので、個人的なメモ代わりに上げておきます。
3Dプリンターは目下研究中の発展途上にあるわけですが、現在開発・発売されているのにはいくつか種類があるので、それらを分かりやすいイメージ画像付きでまとめてくれています。
まずは大まかな3Dプリンターの仕組みについてです。
基本的に3Dプリンターは非常に薄い断面を一層ずつ重ねて立体を作っています。ちょうどMRIの断面画像を積み重ねるような感じです。
そして、この層を作る方法や材料には様々な種類があり、それによって表面の仕上がり方や強度などが変わってきます。
それでは「層」を作る5つの方法を紹介していきます。
①光造形方式(STL法)
これは多くの製造業で使われている方式で、特徴は表面が滑らかなため、フィギュアなどの高精細な造形が可能です。
1980年代に世界で最初に実用化された方式です。紫外線を照射すると硬化すると液状樹脂(光硬化性樹脂)を利用して積層させていきます。液状の樹脂プールの表面にUVレーザーを照射して、光が当たったところのみが固まります。一層分の造形が終わると、造形テーブルが一層分下に下がり、その上の層を造形します。
歴史は古く、数百万～数千万円クラスの業務用3Dプリンターが主流で、製造業などで、実際の製品を作る前に試作して形状を確認したり、製品の型を作製するために利用されたりしています。
②インクジェット方式
産業用3Dプリンター主流の方式で、
微細でなめらかな形状の造形が可能です。
インクジェットのヘッドが動きながら光硬化性樹脂を造形テーブルに吹き付け、そこにUVレーザーを当てて硬化させます。一層造形すると造形テーブルが下がり、その上に次の層を作ります。サポート用材料とモデル用材料を別々にすることができるのが特徴で、最近ではマルチカラー出力ができるものも登場しています。③粉末焼結積層方式(SLS法)
主に工場で利用される方法で、材料にはチタンなどの金属も使用できます。
粉末状の材料がバットのような入れ物に入っていて、その表面にレーザーを照射します。このレーザーはUVではなく熱線で、光が当たったところだけが、一瞬溶けて固まる(焼結)ことで層を作り、一層焼結させたらその次の層を、というように積層させて造形していきます。
この方式の最も大きな特徴は金属でも出力できるということです。普通、3Dプリンターといえば、樹脂を造形材料に使うことがほとんどですが、金属粉末を使うことで金属の部品なども作ることができます。
また、耐久性にも優れます。
④粉末石膏積層方式
色付きで出力できる方式で、動物などのフィギュアに向いています。
石膏粉末で造形テーブルに層を作り、その表面に水滴状の専用の接着剤(バインダという結合材)を吹き付けて固めます。モデルデータの色を石膏に着色して造形できるメリットがありますが、石膏なので割れやすく、表面が粗いという欠点がありますが、出力後に接着剤と同等の材料で含浸させることで強度を増し、光沢を出すことができます。
⑤熱溶解積層方式(FDM法)
熱で溶かした糸状の樹脂(フィラメント)を積み重ねて断面を作って造形します。この方式では造形物の表面に積層の縞模様が見えるものの、材料や機械の扱いやすさなど、手軽さでは他の方式と比較すると群を抜いています。家庭用3Dプリンターでは、ほとんどの場合この方式を採用しています。
また、「idbox!」も、この方式です。
こんな感じで一口に3Dプリンターと言っても、それぞれの方式により出来上がるモノは千差万別です。
3Dプリンターを十分に活用していくためには、製品の用途や特性により、あらゆる方式を採用することが大切なようですね。
各方式のメリット・デメリットのまとめです。
①STL方式
・仕上がり表面がなめらか
・非常に高価
・使える素材が少ない
・古くからある手法で値段低下はすぐには望めない
②インクジェット方式
・サポート用材料、モデル用材料を別々にできる
・仕上がり表面がなめらか
・複雑な形状でも容易に出力できる
・使える素材が少ない
・非常に高価
③SLS方式
・金属が使える
・耐久性に優れる
・最近特許が切れたため、これから価格競争が始まる(はず)
・現状は高価
・高出力高精度のレーザーが必要なため素人では使用に難あり
④粉末石膏積層方式
・着色できる
・ひと手間加えるとツヤ&強度UP
・もろい
・仕上がり表面が粗い
⑤FDM方式
・非常に安価
・他の方式より簡素な構造なので扱いが簡単
・数万円台でも市販されているので入手ハードルが低い
・仕上がり表面が縞模様になる
・広く市販されるため粗悪品も多い
こんな感じですね。
たまにはこんな感じで本体冊子の資料から番外編組むのも良さそうですね。
ただ毎週製作中の写真撮っただけの記事あげるだけなら、他のキット買ってきて組み上げた方が早いし安いし高性能ですしね。
もしかしたらその内3Dプリンター本体の記事だけじゃなく、CADとCGのモデリング講座も始めるかもしれないです。
それでは(・Д・)ノシ
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