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Additive Manufacturing(以下AM)での製造方法は様々なものが登場しており、これからも増え続けるだろう。大雑把ではあるが大別すると以下のようになると思われる。(最終更新日 2021/5/6)

1.材料押出方式(Material Extrusion:MEX)

材料を吐出口へと押し出し、積層していく方式。材料として熱可塑性樹脂、光硬化樹脂、コンクリート、陶土などが挙げられる。MEX方式の中でもメジャーなものだと、FDM(Fused Deposition Modeling)(※1)が家庭用3Dプリンターとして使われている。フィラメントを熱した吐出口(ノズル)へ押し出す方式は、FFF(Fused Filament Fabrication)と呼ばれる。フィラメントではなく樹脂ペレットを押し出す方式もある。熱で樹脂を溶かすので、Fusedという単語が使われる。

層同士の接合は、熱溶着、吸着、固着、光重合反応や水和反応を利用した化学結合など様々である。

 

※1 広く知られている「FDM」であるが、2021年5月時点で米・ストラタシス社の商標登録は継続中なので、学術的な用語ではない。

2.液槽光重合法(Vat Photopolymerization: VPP)

光硬化樹脂に光を当て、硬化させて積層していく方法。材料として紫外線で硬化するアクリル系・ウレタン系樹脂が挙げられる。3Dプリンターの製造方式の中でも光造形の歴史は最も古い。材料のバラエティは他の造形方式よりも豊かである。単一の素材での製造になる。この造形方式の呼び方としては、Vat Photopolymerizationの他にStereolithography(SL)、Digital Light Processing(DLP)などもある。液槽光重合法の中でも、造形方法は規制液面法と自由液面法に分けることができる。

 

層同士の接合は、光重合反応による化学結合である。

規制液面法(ボトムアップ型)

自由液面法(ボトムダウン型)

3.粉末床溶融結合法(Selective laser sintering:SLS)

レーザービーム(または電子ビーム)を熱源とし、平面に充填された粉末に対し照射することで溶融させ積層していく方式。樹脂だけではなく、金属も扱える。材料として、樹脂ならポリアミド(ナイロン)、金属ならチタンやステンレスが主に採用されていたが、管理技術や材料製造技術の改善により、2021年5月現在では樹脂にポリプロピレン、TPU、金属ではアルミ、ニッケル合金、コバルトクロム合金などが挙げられる。静電気・酸化・吸水などに注意しながら材料を管理する必要がある。この造形方式の呼び方としては、Selected Laser Melting(SLM)やDirect Metal Laser Sintering(DMLS)などもある。

 

層同士の接合は、レーザー照射による溶融・焼結、である。

5.結合剤噴射法(Binder Jetting: BJT)

粉末に対してバインダー(接着剤)をインクジェットノズルから吐出して固め、積層する。

熱による接合することが難しい材料を扱える。材料として、石こう、砂、セラミックスなどが挙げられる。

 

層同士の結合は、バインダーによる接着である。

6.指向性エネルギー堆積法(Directed Energy Deposition: DED)

レーザー(または電子ビーム)を照射しながら、照射位置に材料(粉末もしくはワイヤー、フィラメントなど)を供給し、肉盛溶接する。既存部品への追加製造や、金属粉末の混合も可能である。複合加工機としての可能性も開かれている。

 

層同士の結合は、レーザー照射による焼結である。

4.材料噴射法(Material Jetting: MJT)

インクジェットノズルから材料(液滴)を選択的に吐出することで積層する。材料として、光硬化性樹脂やワックスなどが挙げられる。サポート材を立体モデルとは別の材料とする機種が多い。着色した材料を同じ位置に吐出し、混ぜ合わせることでフルカラー化が可能。異なる物性の材料を混ぜ合わせることもできる。

 

層同士の接合は、化学結合、接着などである。

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