3Dプリンターの造形方法には、さまざまな種類があります。
個人向けの安価なタイプのものは、FDMやFFFという方式(どちらも同じ熱溶解積層の方式)が多いです。
造形方法は、国際標準化団体のASTM internationalで国際規格として7種類に分類されています。
材料押出法(material extrusion)
熱溶解積層方式 FDM(Fused Deposition Modeling)または、FFF(Fused Filament Fabrication)とも呼ばれます。
積層の原理 | 熱可塑性樹脂を細いノズルの先端から押し出し積層する |
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材料の変化 | 固体→固体 |
主な材料 | 熱可塑性樹脂(ABS、PLAなど) |
長所 | ・剛性、靭性の高い造形物が作れる ・装置が使いやすい |
短所 | ・積層段差が目立つ ・100%密度の造形物が作れない |
材料噴射法(material jetting)
インクジェット式、またはマテリアルジェッティングや、MJP(MultiJet Printing)とも呼ばれます。
積層の原理 | 光硬化性樹脂をヘッドから吹き付け、紫外線で硬化させながら積層する |
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材料の変化 | 液体→固体 |
主な材料 | 光硬化性樹脂、ワックス |
長所 | ・細かな造形も可能 ・滑らかな表面仕上げができる |
短所 | ・経時間変化により劣化するので、長期保存が困難 |
粉末床溶融結合法(powder bed fusion)
粉末焼結、またはSLS(Selective Laser Sintering)や、DMLS(Direct Metal Laser Sintering)、EBM(Electron Beam Melting)、SLM(Selective Laser Melting)などとも呼ばれます。
積層の原理 | 敷き詰められた粉末にレーザ光を当てて焼結させ積層する |
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材料の変化 | 固体(粉体)→固体 |
主な材料 | 金属粉、熱可塑性樹脂粉、セラミック粉、砂 |
長所 | ・剛性、靭性の高い造形物が作れる |
短所 | ・表面の仕上がりは悪い ・細かい造形は不得意 |
結合剤噴射法(binder jetting)
インクジェット式、またはバインダージェットや、CJP(Color Jet Printing)などとも呼ばれます。
積層の原理 | 敷き詰められた粉末にバインダ(接着剤)を吹き付けて固定させ積層する |
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材料の変化 | 固体(粉体)→固体 |
主な材料 | 石膏、砂、金属粉、セラミック粉、熱可塑性樹脂粉 |
長所 | ・フルカラーの造形物ができる ・3Dプリンタの中では高速に造形できる |
短所 | ・造形物の剛性、靭性が低い |
液槽光重合法(vat photopolymerization)
光造形、またはSLA(Stereolithography)などとも呼ばれます。
積層の原理 | 液体の光硬化性樹脂を入れたプールにレーザー光を当て、硬化させて積層する |
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材料の変化 | 液体→固体 |
主な材料 | 光硬化性樹脂(エポキシ系、アクリル系) |
長所 | ・造形物の連続性、精度、面粗さに優れる ・細かな造形も可能 |
短所 | ・経時間変化により劣化するので、長期保存が困難 ・造形物に柔軟性がなく壊れやすい |
シート積層法(sheet lamination)
LOM(Laminated Object Manufacturing)などとも呼ばれます。
積層の原理 | 紙を光や刃物などで裁断しながら接着して積層する |
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材料の変化 | 固体→固体 |
主な材料 | 紙 |
長所 | ・フルカラーの造形物ができる |
短所 | ・造形物の剛性、靭性が低い |
指向エネルギー堆積法(directed energy deposition)
レーザーデポジション、またはLMD(Laser Metal Deposition)や、DMP(Direct Metal Deposition)などとも呼ばれます。
積層の原理 | 粉末をレーザ光などで直接溶かして積層する |
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材料の変化 | 固体(粉体)→固体 |
主な材料 | 金属粉 |
長所 | ・プレス成形と同等の強度の造形物が作れる |
短所 | ・造形物にひずみが発生しやすい |