樹脂3Dプリンター入門講座

３Dプリンターは、自由自在な形状が実現できることや、従来の工法では複数の部品を組み合わせる必要があったパーツを一体で造形できるなど、さまざまな利点があります。一方で工法として造形物のサイズ制約や造形時間・コストなどの課題が存在し、「限界」もあります。１０回にわたって連載してきた「樹脂３Dプリンター入門講座」、最終回では３Dプリンターの「限界」とそれを乗り越えようとする3つの取り組みについてご紹介します。

3Dプリンターの世界では装置だけでなく、3Dプリンターで使う材料も日々、進化を続けています。装置により使われる材料のバリエーションは異なりますが、廉価な装置でも使用可能な材料が増えているだけなく、造形の難しさを解消する新材料も開発されています。今回は、FDM（熱溶解積層）と粉末焼結積層造形における3Dプリンター向け新材料について、様々な材料メーカーの開発動向をご紹介していきます。

3Dプリンターで樹脂造形品を作る時、どのような材料を選べばよいのでしょうか。材料の選定は3Dプリンターの機種で決まる部分もありますが、各材料の特徴や用途を知っておけば、作る目的に最適な材料を選ぶことができます。今回は、PLA、ABS樹脂等の汎用プラスチックやPC、ポリアミド(ナイロン樹脂)のエンジニアリングプラスチックなどの材料の特徴と用途についてご紹介します。

これまでの連載では、３Dプリンターの代表的な造形手法を紹介してきましたが、その他にも、汎用的な３Dプリンターとしては一般的ではないものの、特徴のある造形手法があります。今回は、シート積層法、DLS、ペレット溶解積層方式、SHSといった4つの造形手法に注目し、概要や特徴、利点など他の手法と比較しながら解説していきます。

FDM(熱溶解積層)、光造形(SLA、DLP)、粉末焼結積層造形など、樹脂3Dプリンターの主な造形手法では、単色（1色）の造形物が得られます。しかし、一つのパーツでも面ごとに色を変えたり、マーブル模様といった出力ができる機種も存在し、試作の時点でカラーの検討が可能になるだけでなく3Dプリンターのボクセルデータ対応と合わさることで、用途が拡大しています。今回は、フルカラーの造形物が作れる3Dプリンターについて紹介します。

3Dプリンターの造形手法「粉末焼結積層造形」は、他の造形手法とは異なりサポート材が不要であり、さらに強度と耐久性に優れるという特徴を持ちます。本手法は、金属造形で良く知られていますが、樹脂造形の方が先に誕生しています。今回は、樹脂の粉末焼結積層造形法に注目し、そのなかでも選択的レーザー焼結法(SLS)の開発経緯や造形原理についてご紹介します。

3Dプリンターの4つの主な造形手法の中で、最も古く開発されたといわれている光造形法(SLA、DLP)。光造形法3Dプリンターは、スピーディになめらかな面を作ることができる特徴を持ち、試作向け造形機として用いられてきました。今回は、その光造形法3Dプリンター開発の歴史に加え、各々の光造形法の原理について詳しく解説していきます。

3Dプリンターの代表的な造形手法として、FDM（熱溶解積層）、光造形法（SLA、DLP）、インクジェット式、粉末焼結積層造形の４つが知られています。今回は、４つの造形手法のうち、FDM、光造形法、インクジェット式にフォーカスし、造形工程などを解説しながら、近年の3Dプリンターの価格や機能・機種の変化などのトレンドも紹介していきます。

3Dプリンターには造形手法が複数存在しており、それらは組み合わせて使われたり、これら組み合わされた手法を「独自手法」としてうたったりするものもあるため、体系的に理解することが難しい課題があります。今回より、プラスチックを対象とした3Dプリンターにおける積層造形に注目し、その中でもよく知られているFDM、光造形法、インクジェット式、粉末焼結積層造形の4つの手法や用いられる樹脂材料について解説していきます。

低価格のエントリー機の登場により一躍注目の的となった3Dプリンター。自由な形がすぐに作れる「魔法の箱」のように持て囃される一方、基礎となる積層造形技術は製造業ではすでに一般的な技術であり、実は日本人が最初に特許出願していたことなどはあまり知られていません。本記事では、樹脂3Dプリンターに注目し、これまでの3Dプリンターの歴史や特徴、製造業における代表的な3つの用途について解説します。