3Dプリンターの造形方式の違い

3Dプリンターでは、3D-CADや3D CGのデータを元に一層一層、材料を積層していき造形物を製作しますが、その造形方式には数種類の方式があり、方式ごとに使える材料や造形物の特性は異なります。3Dプリンターの導入を検討される際にはまず、どの造形方式が想定している用途に適しているのかを確認する必要があります。

方式

以下は造形方式別の比較表です。
強度や、微細性、造形速度など、造形方式ごとに様々な特徴があります。

造形方式別比較表

方式 強度 微細性・審美性 造形速度 必要付帯設備
材料押出堆積法/FDM
高い耐久性や耐熱性を得やすいので、試作品や治具、簡易型の造形などに適しています。
× なし
マテリアルジェッティング
高精細でなめらかな表面のモデルを造形しやすく、精度が求められる造形物の出力に力を発揮します。
空調設備・洗浄装置
バインダージェッティング
造形速度に優れた造形方式。着色が容易なため、デザインの確認やフィギアの作成などに向いています。
× × 粉塵対策
粉末焼結積層造形(SLS)/(SLM)
耐久性のある造形物を製作でき、金属素材も使用可能なので、最終製品や鋳型の製造に適しています。
× [金属]
×
[樹脂]
不活性ガス用の設備
光造形(レーザー方式)
もっとも古くからある方式で、高精細かつ表面の滑らかな造形物を作成することが可能です。
空調設備・洗浄装置
光造形(DLP方式)
DLPシステムにて一括露光することで高速造形を実現しながらも、SLA同等の高精度な造形を行います。
空調設備・洗浄装置
HP Multi Jet Fusion テクノロジー
HP独自の3D造形技術。最終製品造形に求められる高速でかつ堅牢で高精細な仕上がりを実現します。
ビーズブラスト機
・エアコンプレッサ・防爆掃除機

※環境や機種によって必要な付帯設備が変わる場合があります。

 

熱で溶かした樹脂で造形する安全&エコなシステム『材料押出堆積法/FDM』

主に熱で溶かした樹脂をノズルから押し出し、積み上げてモデルを造形します。高い耐久性や耐熱性を得やすいので、試作品や治具、簡易型の造形などに適しています。反面、素材を溶かして積み上げていくため、断層が目立ちやすいとうデメリットがあり、表面の滑らかさが求められる造形物の出力には向きません。

特徴

メリット ・プラスチック製部品とほぼ同等の強度の造形ができる
・カラーバリエーションが多く、カラフルな造形ができる
・取扱いが容易で設置場所を選ばない
デメリット ・積層の断層が目立ちやすく滑らかな表面は造形できない
・安価な機種の場合は サポート材 を手作業で除去する必要がある
素材 ABS PC PC/ABS 、PPSU、 PLA
 

インクジェットにより優れた表面仕上げを実現『マテリアルジェッティング』

インクジェットヘッドから噴射した樹脂を、紫外線で固めて積層する方式です。高精細で滑らかな表面のモデルを造形しやすく、精度が求められる造形物の出力に力を発揮します。機種によっては複数の素材を選択し、混ぜて使うことも可能。紫外線で硬化する樹脂を使う特性上、造形物は太陽光での劣化が起こりやすくなります。

特徴

メリット ・複数素材を混ぜることで、多様な硬度の造形ができる
・複数素材を混ぜることで、さまざまな色の造形ができる
・比較的高精度な造形ができる
デメリット ・太陽光で劣化が起こる
・耐久性が低い
素材 光硬化性樹脂 ワックス
 

液体結合剤と粉末によるスピード造形『バインダージェッティング』

インクジェットヘッドから光硬化性樹脂を結合材として噴射し、粉末を一層ずつ固めていきます。光硬化性樹脂の色を変えることで、粉末を容易に着色できるため、 デザインの確認やフィギアの製作などに向いています。また、造形速度が速く、未使用の造形材料は次回の造形に再利用して無駄を排除できるため、優れたコストパフォーマンスを発揮します。

特徴

メリット ・色のついた結合剤を複数混ぜることでフルカラーの造形ができる
・造形速度が速い
サポート材 の除去が不要
デメリット ・表面がざらついた感じの造形物となる
・耐久性が低い
素材 石膏パウダー 、樹脂パウダー
主な対応機種
メーカー名 機種名
3D Systems
 

粉末を焼き固めて鍛造に匹敵する強度を獲得『粉末焼結積層造形(SLS)/(SLM)』

 

粉末状の素材にレーザーを照射して焼結させる方式です。 この方式では、高精細かつ耐久性のある造形物を製作でき、金属金属素材も使用可能なので、最終製品や鋳型の製造にも用いることが可能です。 また、縦方向に効率的に造形できるため、高速かつ低コストで造形物を製造することができます。

特徴

メリット ・高精細、高耐久な造形ができる
・鍛造に匹敵する造形ができる(金属の場合)
サポート材 が不要(樹脂の場合)
デメリット ・表面がざらついた感じの造形となる
・サポート材除去作業が必要(金属の場合)
・装置や付帯設備及び運用コストが高価
素材 ナイロン(SLS)、金属(SLM)
主な対応機種
メーカー名 機種名
RICOH
 

レーザー&光硬化性樹脂で高精細なモデルを作成『光造形(レーザー方式/SLA)』

液体状の 光硬化性樹脂 を、紫外線レーザーで一層ずつ硬化させて積層していく方式です。高精細かつ表面の滑らかな造形物を作成することが可能です。

特徴

メリット ・微細で高精細な造形ができる
・表面が滑らかな造形ができる
デメリット ・太陽光で硬化が進み、壊れやすくなる
・洗浄などの後処理に手間がかかる
素材 熱可塑性樹脂ライクな 光硬化性樹脂 、セラミックなどのフィラーの混入が可能
主な対応機種
メーカー名 機種名
EnvisionTEC
D-MEC
 

一括露光による高速造形を実現『光造形(DLP方式/SLA)』

光造形の一種。UVで硬化する液体樹脂に下部からLED光線を当て一層 ずつ造形する方式です。DLPシステムで一度にXY方向の樹脂を露光し硬 化させる方式のためレーザー露光方式に比べ速い造形を行います。造形 物の精度も高く、エッジの立った高精細な造形ができます。

特徴

メリット ・一括露光による高速造形
・積層痕のない滑らかな造形
デメリット ・太陽光で硬化が進み、壊れやすくなる
・洗浄などの後処理に手間がかかる
素材 熱可塑性樹脂ライクな 光硬化性樹脂
主な対応機種
メーカー名 機種名
EnvisionTEC
 

粉末に熱を加えて融合する独自の造形システム『HP Multi Jet Fusionテクノロジー』

粉末焼結とは異なり、粉末に熱を加えて粉末の樹脂を融合するHP社独自の3D造形技術で、水平方向と垂直方向の強度の差(異方性)を最小限に抑えます。 これにより、最終製品造形に求められる高速で且つ堅牢で高精細な仕上がりを実現し、従来の3D造形方式と比べて格段の生産性と最終部品に必要な靭性と強度、耐衝撃性に優れた製品の造形を可能にしています。
現行の造形材料 PA12/PA12GBに加え、今後、PA11、PPなどへの対応やカラー化など予定されています。

特徴

メリット ・高速かつ高精細の造形が可能
・サポート材が不要
・一度に大量の造形が可能
デメリット ・表面がざらついた感じの造形となる
素材 ナイロン
主な対応機種
メーカー名 機種名
HP

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