3Dプリンティングはプロトタイピングに最も一般的に使用され、個々の部品をすばやく生産する能力により、アイデアをすばやく検証し、コストを節約できます。最も一般的な3Dプリンティング技術はSLA、DLP、FDMですが、これらのタイプの技術だけではありません。これらの3D印刷技術の導入と動作原理については、以下で説明します。
ステレオリソグラフィー (SLA)
光造形(SLA)は、オリジナルの産業用3D印刷プロセスです。SLAプリンタは、高ディテール、滑らかな表面仕上げ、および厳しい公差を備えた部品の製造に優れています。SLA 部品の高品質の表面仕上げは、美しく見えるだけでなく、アセンブリのフィット感のテストなど、部品の機能にも貢献します。医療業界で広く使用されており、一般的な用途には解剖学的モデルやマイクロ流体などがあります。
原理:光造形は、レーザー光を制御し、CADシステムが提供する設計データを使用して、液状感光性樹脂を1層ずつ固化させるコンピュータです。この層ごとの接合方法は、レーザーの平面運動をプラットフォームと組み合わせることです。垂直方向の動きを組み合わせて、3次元オブジェクトを作成します。
選択的レーザー焼結(SLS)
選択的レーザー焼結(SLS)は、ナイロンベースの粉末を固体プラスチックに溶融する。SLS部品は本物の熱可塑性材料で作られているため、耐久性があり、機能テストに適しており、リビングヒンジやスナップをサポートできます。SLと比べるとパーツは丈夫ですが、表面仕上げが粗いです。SLSはサポート構造を必要としないため、ビルドプラットフォーム全体を使用して複数のパーツを1つのビルドにネストできるため、他の3Dプリントプロセスよりも部品数が多いのに適しています。多くのSLS部品がプロトタイピングに使用され、いつの日か射出成形されます。
原理:レーザービームは、コンピュータ制御下で層状断面情報に従って選択的に焼結される。1つの層が完成した後、次の層が焼結される。全ての焼結が完了した後、余分な粉末を除去し、焼結部を得ることができる。
インクジェット技術(ポリジェット)
PolyJetは別のプラスチック3D印刷プロセスですが、ターニングポイントがあります。色や材質など様々な特性を持つ部品を製造できます。設計者はこの技術を使用して、エラストマーまたはオーバーモールド部品のプロトタイプを作成できます。あなたのデザインが単一の硬質プラスチックである場合、SLまたはSLSに固執することをお勧めします - これはより経済的です。ただし、オーバーモールドやシリコーンゴム設計のプロトタイプを作成する場合、PolyJetは開発サイクルの早い段階でツールに投資する手間を省くことができます。これにより、設計の反復と検証を高速化し、コストを節約できます。
原理:感光性ポリマー材料の各層は、噴霧された直後に紫外線で固化され、完全に固化したモデルを生成し、その後固化することなく直ちに輸送および使用することができる。複雑な形状をサポートするように特別に設計されたゲル状のサポート材料は、手または水を噴霧することによって容易に除去することができる。
デジタルライトプロセッシング(DLP)
デジタル光処理は、光を使用して液状樹脂を硬化させるため、SLAに似ています。2つの技術の主な違いは、DLPがデジタルライトプロジェクタースクリーンを使用するのに対し、SLAは紫外線レーザーを使用することです。つまり、DLP 3Dプリンタはビルドレイヤー全体を一度にイメージ化できるため、ビルド速度が向上します。ラピッドプロトタイピングによく使用されますが、DLP印刷のスループットが高いため、プラスチック部品の小ロット生産に適しています。
原理:原理は、光が発する光源を集光レンズに通して光を均質化し、カラーホイール(カラーホイール)を渡して光をRGBの3色(またはそれ以上の色)に分割し、レンズに色を投影することですDNDでは、画像は最終的に投影レンズを通して投影されます。
マルチジェット溶融(MJF)
SLSと同様に、マルチジェットフュージョンもナイロンパウダーを使用して機能部品を製造しています。レーザーを使用して粉末を焼結する代わりに、MJFはインクジェットアレイを使用してナイロン粉末床にフラックスを塗布する。その後、発熱体はベッドを通過して各層を融合させます。これにより、SLSと比較して、より一貫した機械的特性と改善された表面仕上げが得られます。MJFプロセスのもう1つの利点は、建設時間を短縮し、それによって生産コストを削減することです。
原理:この技術の仕組みは非常に興味深いです:最初に粉末の層を広げ、次にフラックスをスプレーし、同時に印刷物のエッジの細かさを確保するためにディテーリング剤をスプレーし、それを再び適用します熱源。これでこのレイヤーは完成です。3Dオブジェクトが完成するまで続きます。
溶融堆積モデリング(FDM)
溶融蒸着モデリング(FDM)は、プラスチック部品の一般的なデスクトップ3D印刷技術です。FDMプリンタの機能は、プラスチックフィラメントを層ごとにビルドプラットフォームに押し出すことです。これは、物理モデルを作成するための費用対効果が高く、高速な方法です。場合によっては、FDMを機能テストに使用できますが、比較的粗い表面仕上げと部品の強度不足のために、この技術は限られています。
原理:FDMプロセスは、高温ノズルを通してプラスチックワイヤを溶融して押し出す。ワイヤーはプラットフォームまたは加工製品に蓄積、冷却、固化され、エンティティは層ごとに蓄積されます。
ダイレクトメタルレーザー焼結(DMLS)
金属3Dプリンティングは、金属部品設計の新しい可能性を開きます。これは、金属、マルチコンポーネントコンポーネントを個々のコンポーネント、または内部チャネルまたは中空機能を備えた軽量コンポーネントに縮小するために一般的に使用されます。DMLSは、部品の密度が機械加工や鋳造などの従来の金属製造方法を使用して製造された部品と同じくらい密度が高いため、プロトタイピングと生産に使用できます。複雑な形状の金属部品を作成することで、部品設計が有機構造を模倣しなければならない医療用途にも適しています。
原理:金属マトリックスは、高エネルギーレーザービームを使用して部分的に溶融し、3Dモデルデータによって制御され、粉末金属材料を焼結および凝固させ、それらを層ごとに自動的に積み重ねて、緻密な幾何学的固体部品を生成する。
電子ビーム溶融(EBM)
電子ビーム溶融は、電磁コイルによって制御される電子ビームを使用して金属粉末を溶融する別の金属3D印刷技術である。ビルドプロセス中に、プリントベッドは加熱され、真空状態に置かれます。材料が加熱される温度は、使用される材料によって決定される。
原理:部品の3次元ソリッドモデルデータをEBM装置にインポートし、EBM装置の作業キャビンに微小金属粉末の薄層を敷き詰め、高エネルギー電子ビームを偏向させて集束させた後に焦点で発生する高密度エネルギーを使用する。スキャンされた金属粉末層は、小さな局所領域に温度を生成し、金属粒子を溶融させる。電子ビームの連続走査は、小さな金属溶融プールを融合して凝固させ、線形および平面的な金属層を形成するために接続する。