3Dプリンティングとは何ですか?

3Dプリントとは–3Dプリントの定義

3Dプリンティング(3DP)は、 ラピッドプロトタイピング 技術。 これはデジタルモデルファイルに基づいており、粉末状の金属やプラスチック、その他の接着剤を使用して、レイヤーごとの印刷によってオブジェクトを作成します。 それは広く使用されています ラピッドプロトタイピングサービス そして製品開発。

しかし、3D印刷で何ができるのか、ラピッドプロトタイピング作業に適した3D印刷の種類を本当に知っていますか? この記事では、3Dプリントに関するすべての有用で重要な情報を知ることができます。 ここにあなたが知っているいくつかのポイントがあります:

3Dプリントの履歴

3D印刷技術は、1990年代半ばに登場し、光硬化と紙のラミネートを使用した最新のラピッドプロトタイピングデバイスです。 通常の印刷と同じように機能します。 プリンタには、液体または粉末の「印刷材料」が含まれています。

コンピュータに接続した後、「印刷物」はコンピュータの制御下で層ごとに重ね合わされ、最後にコンピュータの青写真が物理的なオブジェクトに変わります。

この印刷技術は、3Dクイック印刷と呼ばれます。 さて、 カスタムおよびプロフェッショナル3Dプリントサービス 世界中のさまざまな業界で広く使用されています。

  • 1986年、チャールズハルは最初の商用3D印刷機を開発しました。
  • 1993年、MITは3Dプリント技術の特許を獲得しました。
  • 1995年、アメリカの会社ZCorpは、マサチューセッツ工科大学の唯一の認可を取得し、3Dプリンターを開発しました。
  • 2005年、最初の高解像度カラー510DプリンターであるSpectrum Z3は、ZCorpによる開発に成功しました。
  • 2010年3月、XNUMXDプリンターで印刷された世界初の自動車であるUrbee。
  • 6年2011月3日、世界初のXNUMXDプリントビキニが発売されました。
  • 2011年3月、英国の研究者は世界初のXNUMXDチョコレートプリンターを開発しました。
  • 2011年3月、サウサンプトン大学のエンジニアは世界初のXNUMXDプリント飛行機を開発しました。
  • 2012年3月、スコットランドの科学者たちは、XNUMXDプリンターを使用して初めてヒトの細胞を使用して人工肝臓組織を印刷しました。
  • 2013年3月、テキサス州オースティンにある3次元印刷会社であるSolidConceptsは、XNUMXD印刷された金属製のピストルを設計および製造しました。

3Dプリントはどのように機能しますか?

1. 3Dプリンティングの原則

3D印刷の動作原理は、従来のプリンターの動作原理と同じです。 3Dプリントはインクをスプレーするのではなく、液体や粉末などの印刷材料をスプレーするだけです。

光硬化と紙のスタッキング技術を使用したラピッドプロトタイピング装置は、コンピューター制御によって印刷材料を層ごとに重ね合わせ、最終的に現実のものになります。

3Dプリンティングの原則JITA 1-3Dプリンティングとは何ですか。

3Dプリンティングの原則

2. 3D印刷プロセス

3Dプリントのプロセスは何ですか? 3D印刷プロセスのステップには、一般的に次の主要なステップが含まれます:モデリング、スライス、印刷、および後処理。

3D印刷プロセスの手順-3D印刷とは何ですか?

3D印刷プロセスのステップ

3Dモデリング

一般的に、3Dモデリングとは、3次元仮想空間からXNUMX次元制作ソフトウェアを介してXNUMX次元データを使用してモデルを構築することです。 標準のXNUMXDモデリング方法は次のとおりです。

A. 3Dモデルを直接ダウンロードする

インターネット上には3Dモデルを備えた多くのWebサイトがあり、それらには多くのタイプと数の3Dモデルがあります。 さまざまな3Dモデルをダウンロードできます。基本的に、それらは直接3Dクイック印刷に使用できます。

B. 3Dスキャナーによるモデリングのリバースエンジニアリング

3Dスキャナーのリバースエンジニアリングモデリングは、スキャナーを介して実際のオブジェクトをスキャンしてXNUMX次元データを取得し、それを処理および修復することです。

3次元構造の一連の座標データを正確に記述し、そのデータを3Dソフトウェアにインポートして、オブジェクトのXNUMXDモデルを完全に復元できます。

3Dプリンティングモデリング-3Dプリンティングとは何ですか?

C. 3Dモデリングソフトウェアによるモデリング

現在、市場には3DMax、Maya、CADなどの3Dモデリングソフトウェアが数多くあります。3Dモデリングにはソフトウェアを使用でき、一部の3Dプリンターメーカーも3Dモデリングソフトウェアを提供しています。

  • 機械設計ソフトウェア:UG、Pro / E、CATIA、SOLIDWORKSなどはすべて直接サポートできます。
  • 工業デザインソフトウェア:Rhino、Aliasなど
  • CGデザインソフトウェア:3DMAX、MAYA、Zbrushなどは直接使用できませんが、OBJファイルをSTLファイルに変換できます。
  • Autodesk 123Dは無料の3D CADソフトウェアです。
  • 123D Catchは通常の写真を3Dモデルに変換します
  • ZEdit Proは、製品設計やその他の3Dクイック印刷作業を劇的に簡素化します。
  • 3-MATICソフトウェアは、データSTLを直接変更、スキャン、およびCADします

3Dプリントのスライス

3Dプリントのスライスとは何ですか? 3Dスライシングとは、3Dモデルを細かく分割し、印刷パス(充填密度、角度、シェルなど)を設計し、スライスしたファイルを.gcode形式で保存することです。

3Dプリンターは直接読み取ることができ、使用されるファイル形式。 次に、3Dプリンター制御ソフトウェアを介して、.gcodeファイルがプリンターに送信され、3Dプリンターのパラメーターが制御されて完全な印刷に移動します。 その役割は、3Dプリンターと通信することです。

3Dプリントのスライス-3Dプリントとは何ですか?

3D印刷

3Dプリンターを起動し、データラインやSDカードなどを介してSTLファイルを3Dプリンターに転送し、Gcodeファイルを3Dプリンターに移動します。 同時に、3D印刷材料をロードし、印刷プラットフォームをデバッグし、印刷パラメーターを設定すると、プリンターが動作を開始します。

レイヤーごとに印刷され、特殊な接着剤でレイヤーが接着され、断面に応じてパターンが固定され、最後のレイヤーが重ね合わされます。 最後に、レイヤードプリント、レイヤーバイレイヤーボンディング、レイヤーバイレイヤースタッキングの後、完全なアイテムが目の前に表示されます。

3Dプリントの後処理

プロの3Dプリントサービスで製造されたコンポーネントは、通常、ある程度のポストプロダクション処理が必要です。 3D印刷プロセスのこの重要なステップは、後処理として知られています。

要するに、3D印刷の後処理とは、印刷されたパーツに対して実行する必要のある操作やタスク、またはオブジェクトをさらに強化するために使用される技術を指します。

3D印刷されたコンポーネントの後処理の主なオプションには、サポート構造または余分な材料の除去、研磨、着色または塗装、および硬化が含まれます。

A.サポート構造または余分な材料を取り外します。 3Dプリンターが作業を完了したら、オブジェクトを取り出して後処理を行います。

たとえば、吊り下げられた構造物を印刷する場合、支持構造物を持ち上げる必要があります。そうすれば、壊れたシステムの上部を公開できます。 したがって、この部分の余分なサポートは後処理のために削除する必要があります。

サポート構造または余分な材料を削除します-3Dプリンティングとは何ですか?

B.研磨、 場合によっては、3D印刷されたアイテムの表面が粗くなり(SLS 3Dスチール印刷など)、研磨する必要があります。 研磨方法は、コンクリート研磨と化学研磨です。

一般的に使用されるXNUMXつの技術は、サンディング、サンディング、ビードブラスト、および蒸気平滑化です。

3D研磨後処理-3Dプリントとは何ですか?

3Dプリント研磨

C.着色または塗装、3DP印刷技術に加えて、カラー3D印刷を実現できます。 他の人は一般的に単色しか印刷できません。

ABSプラスチック、感光性樹脂、ナイロン、金属などの印刷物に色を付ける必要がある場合があります。さまざまな材料で他の顔料を使用する必要があります。

その他の処理、 3DP印刷粉末材料プロセスが完了した後、金型形成強度を強化し、保管期間を延長するために、主に放置、強制硬化、粉末除去、コーティングなどのいくつかの後続の処理手段が必要です。

印刷プロセスが完了した後、印刷された型はしばらくの間立つ必要があります。 形成された粉末および結合剤は、特に石膏またはセメント粉末を含む主成分について、架橋反応、分子間力などによって完全に硬化される。

D.サンディング

成形の第一条件は、粉末と水の間の硬化とバインダー部分の強化効果です。 一定の期間は、最終的な成形効果に重要な影響を及ぼします。

金型に予備的な硬度がある場合、追加の対策により、加熱、真空乾燥、紫外線照射などのさまざまなカテゴリに応じて力をさらに高めることができます。

工程終了後、準備した金型は硬度が高く、表面のその他の粉末を取り除く必要があります。 その周りの粉末のほとんどは、ブラシで除去されます。

残りの少ない粉末は、機械的振動、マイクロ波振動、およびさまざまな方向に吹く風によって除去できます。 また、カビを特定の溶剤に浸すと、飛散した粉末は溶けますが、硬化したカビは溶けないことが報告されています。 余分な粉を取り除く目的を達成することができます

E.硬化または硬化

粉体除去・研磨後の金型に。 特に、石膏ベース、セラミックベース、およびその他の吸水性材料で作られた型。 また、長期保存についても考慮する必要があります。

標準的な方法は、型の外側に防水硬化接着剤の層を塗布して、型の強度を高め、吸水による弱化を防ぐことです。

または、エポキシ樹脂、シアノアクリレート、溶融パラフィンなどの保護ポリマーに金型を浸します。最終的な金型は、防水性、耐久性、美しさ、変形しにくいものにすることができます。

3D印刷後処理UV硬化ランプによる硬化のスケーリング-3D印刷とは何ですか?

3Dプリント後処理–UV硬化ランプによる硬化

3D印刷タイプ

3Dプリントにはどのような種類がありますか? 現在市場に出回っている3次元印刷プロトタイプのタイプは、FDM融合積層成形技術、SLAステレオリソグラフィー3D印刷技術、SLS選択領域レーザー焼結3D印刷技術、およびDLPレーザー成形技術です。

SLA3d印刷およびSLS3d印刷部品は、最も初期の最も広く使用されている手法であり、すべてのラピッドプロトタイピングの約70%を占めています。

1. SLS 3d印刷

選択的レーザー焼結(SLS)は、粉末を焼結するための電源としてレーザーを使用し、それを結合して固体構造を作成する積層造形技術です。

ステレオリソグラフィー(SLA)とは異なり、SLS 3dラピッドプロトタイピングサービスでは、構築中の部品が常に未焼結の粉末に囲まれているため、サポート構造は必要ありません。 これにより、3Dデータに一致する複雑なジオメトリの構築が可能になります。

選択的レーザー焼結SLS 3dプリンティング-3dプリンティングとは何ですか?

選択的レーザー焼結-SLS 3dプリンティング

選択的レーザー焼結3D印刷の利点は、ナイロンとゴム材料で部品を製造できることであり、コンポーネントはSLA3d高速印刷よりも困難です。

SLS 3D印刷技術の利点:

  • SLSラピッドプロトタイピングパーツ 優れた等方性機械的特性を持っている
  • サポート構造は必要ありません。 サポート構造は必要ありません。 ラミネーションプロセスの懸濁層は、未焼結の粉末で直接サポートできます。これは、SLS印刷の最も重要な利点のXNUMXつです。
  • SLS3D印刷材料の利用率は高いです。 サポートやベースを追加する必要がないため、これはいくつかの3D印刷技術の中で最も一般的な材料使用率です。 価格は比較的安いですが、SLAよりも高価です。

SLS 3D印刷技術の欠点:

  • 現在、広く使用されているのは産業用SLSシステムだけなので、配信時間は他の3D印刷技術(FDMやSLAなど)よりも長くなります。
  • SLSは、大きなプレーンと小さな穴を正確に印刷できません
  • SLS印刷部品の表面が粗い。

2. SLA 3d印刷

ステレオリソグラフィー(SLA)3D印刷は、液体紫外線硬化型フォトポリマー樹脂のバットと紫外線レーザーを使用して部品を層ごとに構築する積層造形プロセスです。

1:1モデルやスケールモデルなど、さまざまな目的に使用できます。 また、真空鋳造などの下流プロセスのマスターとしても使用できます。

ステレオリソグラフィーSLA SLA 3dプリンティング-3dプリンティングとは何ですか?

ステレオリソグラフィー(SLA)-SLA 3dプリンティング

SLA印刷の利点:

  • SLA印刷サービスは、非常に高い寸法精度と複雑な詳細を備えた部品を製造できます。
  • SLAモデルの表面仕上げは高いです。
  • SLAラピッドプロトタイピングでは、透明、柔軟性、キャストレジンなどの独自の材料を使用できます。
  • 印刷完了時間が短いです。

SLA印刷の欠点:

3. DMLS 3D金属印刷

直接金属レーザー焼結(DMLS)は、レーザーを電源として使用して金属粉末を焼結し、材料を結合して固体構造を作成する積層造形技術です。

ダイレクトメタルレーザーシンタリングDMLS DMLS 3Dプリント-3Dプリントとは何ですか。

直接金属レーザー焼結(DMLS)-DMLS 3D印刷

DMLS印刷サービスの利点:

  • DMLSプロトタイピングは、中空のデザインなど、複雑な構造を印刷できます。
  • DMLS 3d金属印刷の材料利用率が高く、未焼結粉末を再利用でき、材料の無駄が少なくなります。

DMLSテクノロジーの欠点:

  • DMLS Metal 3Dプリンターは高価です。
  • 多くの場合、エラーと精度はCNC加工よりも低くなります。
  • 大きなパーツを作成できません

4. FDM 3d印刷

FDM 3Dプリンティングテクノロジー、Fuseed Deposition Modelingの略。 FDMテクノロジーで動作する3Dプリンターは、熱可塑性材料のフィラメントを加熱して押し出し、下からレイヤーごとにパーツを構築します。

FDM FDM 3Dプリンティング-3Dプリンティングとは何ですか?

溶融堆積モデリング(FDM)-FDM 3Dプリンティング

FDM 3D印刷の利点:

  • FDM印刷サービスは、カスタマイズされた熱可塑性部品とプロトタイプを製造するための最も費用効果の高い方法です。
  • FDM印刷技術の高可用性により、FDMの配信サイクルは簡潔です(翌日の配信と同じくらい高速です)。
  • プロトタイピングや一部の非商用機能アプリケーションに適した、さまざまな熱可塑性材料から選択できます。
  • 高速成形とシンプルな後処理

FDM 3D印刷の欠点:

  • 表面は比較的荒れています。
  •  モノクロ印刷は、マルチカラー印刷を同時に混在させることはできません。
  • FDMは、他の3D印刷技術と比較して、寸法精度と解像度が最も低いため、複雑なディテールのある部品には適していません。

なぜ3Dプリントが必要なのですか?

3D印刷は、製造分野で急速に発展している新しいラピッドプロトタイピング技術です。 従来の製造と比較して明らかな利点があります。

これは、最新のモデル、金型、および部品の製造に効果的な方法になっています。

組織変更のための3D印刷プロトタイプは、製品イノベーション競争の強力な武器になる可能性があるため不可欠です。製品開発サイクルなどの戦略的要素を低コストで取得し、設計を製品配送サイクルに短縮する機能により、在庫と特別投資を削減できます。装置。

  • 経済性の観点から、3Dプリントは開発のトランザクションコストを削減し、経済規模の影響の制約を打破します。
  • サプライチェーンのビジョンに基づいて、3Dプリントは、出力に制限されず、迅速な応答機能を提供できるため、アジャイルサプライチェーンに特に適しています。 ただし、3Dプラスチック印刷の広範囲にわたる影響は、サプライチェーンの構造を変える可能性です。

1. 3Dプリントの長所と短所

3Dプリントの利点:

  • コストをかけずに複雑な製品の製造に使用できます
  • コストを増加させることなく、多様化製品の生産に使用できます
  • 無制限のデザインスペース
  • 組み立てなしで統合された部品を印刷でき、製造コストを削減できます
  • 新製品の開発サイクルを短縮
  • ユニークなデザインを実現し、製品を改善する
  • 柔軟な生産モデルは、いくつかのビジネスモデルを変更します。

3D印刷の欠点:

ハイエンドの工業用印刷は、プラスチック、特定の金属、またはセラミックの印刷を実現できますが、印刷できない材料は比較的高価で希少です。

プリンタはまだ成熟したレベルに達しておらず、毎日遭遇するさまざまな素材をサポートできません。

2. 3Dプリントの利点

ビジネスに対する3Dプリンティングの利点:

  • 交換部品の迅速な反復。
  • 小規模の大量生産をオンデマンドで実行できるため、大量の在庫や高価な倉庫保管の必要性が減少します。

社会にとっての3Dプリンティングのメリット: 

  • 従来の工業サンプル生産を打ち破り、経済発展を促進する
  • パーソナライズされたカスタマイズを推進
  • イノベーション教育は興味を刺激します。

3Dプリント材料ガイド

1. 3Dプリントできる素材は何ですか?

3Dクイック印刷サービスにはさまざまな素材があります。 それらは、パーツが利用可能な材料を使用して別々のレイヤーで作成される方法が異なります。

3D高速印刷に一般的に使用される材料は、ナイロンガラス繊維、耐久性のあるナイロン材料、石膏材料、アルミニウム材料、チタン合金、ステンレス鋼、銀メッキ、金メッキ、ゴム材料です。

2. 3Dプリント材料リスト

3Dプリント 材料物理的特性
FDMABS適切な強度と温度耐性; ゆがみやすい
PLA低衝撃強度
TPU正確に印刷するのが難しい
PA高い衝撃強度と機械的
PEI優れた防火性
PETG優れた自動で安全な食品素材
SLAABSライクな樹脂滑らかな表面と低い衝撃強度
樹脂のような透明なPC透明性の向上と優れた機械的
ゴム状樹脂寸法精度が低い
SLSPA11高弾力性
PA12優れた機械的特性と耐薬品性; 粗面
PA-GF高い剛性と耐摩耗性; 高温耐性
PA-RF高い剛性と耐摩耗性
DMLSアルミニウム合金優れた機械的および熱的特性。 良好な導電性
ステンレス鋼高い硬度と耐摩耗性; 優れた延性とはんだ付け性
チタン合金優れた耐食性; 低熱膨張
貴金属高温耐性と耐食性; 良い機械
インコネル合金それらはジュエリー業界で広く使用されています。

3D印刷材料の比較

3. 3Dプリント材料費

使用している素材の量に加えて、3D印刷のコストは、選択した3D印刷素材の種類によっても異なります。 3D印刷材料の大部分は、熱可塑性プラスチック、フォトポリマー、ポリマー、および金属のXNUMX種類のいずれかに分類できます。

コストは特定の材料とメーカーによって変動しますが、ほとんどの場合、以下の見積もりは、各タイプの材料にかかると予想できるものです。

3Dプリント材料材料費ユニット
FDMABS$ 30-$ 410KG
PLA
TPU
PA
PEI
PETG
SLAABSのような樹脂$ 60-$ 520KG
樹脂のような透明なPC
ゴム状樹脂
SLSPA11$ 50-$ 100KG
PA12
PA-GF
PA-RF
DMLSアルミニウム合金$ 360-$ 600KG
ステンレス鋼
チタン合金
貴金属
インコネル合金

3Dプリントの費用はいくらですか? 

1. 3Dプリントのコスト

3Dプリントは高価ですか? これはあなたが検討している問題かもしれません。 一般的に、3Dプリント技術には多くの種類があります。 これらの技術には異なる原理がありますが、他の3D印刷技術は異なる材料を使用し、価格も大きく異なります。

最も安価な印刷材料を例として考えると、以下はさまざまな印刷技術の最小コストのリファレンスです。

  • FDM 3D印刷:2ドルから
  • SLA 3D印刷:2ドルから
  • SLS 3D印刷:5ドルから
  • DMLS 3Dプリント:30ドルから

2. 3D印刷コストの計算方法

3D印刷のコストは、3D印刷ビジネスにとって重要です。 しかし、3Dプリントのコストを計算する方法は? さまざまなパラメータを使用した計算方法が異なるため、適切な計算方法を選択し、競争力のある価格を計算することが不可欠です。

一般的に使用されるいくつかの計算方法を見てみましょう。

グラムあたりの3D印刷コスト

グラムあたりの3D印刷コストの計算。 材料が異なれば価格も異なります。 同じ素材でも精度が良くてお粗末なので、同じ素材でも価格が異なります。

3Dソフトウェアで3D図面を開き、3Dモデルの重量を計算し、それを材料のコストで乗算して、最終的な3D印刷価格を取得します。 通常、金属はプラスチックよりも高価でなければなりません。

3時間あたりのXNUMXD印刷コスト

3D印刷コストを計算するためのもう3つの重要な方法は、印刷時間です。 つまり、XNUMXDprinterを使用するには、XNUMX時間あたり一定の料金を支払う必要があります。 異なる 3Dプリント会社 時間ごとのコストを設定します。

たとえば、企業が2,000Dプリンターテクノロジまたは平均寿命が3印刷時間のデバイスに$ 2,000を支払う場合、1時間あたりのコストは約$ XNUMXです。

3Dプリントアプリケーション

3D印刷は何に使用されますか?–3D印刷アプリケーションは、さまざまな形式の技術と材料をカバーします。 ラピッドプロトタイピング、医療、建築、外科、製造、宇宙、ヘルスケア、食品など、考えられるほぼすべての業界で3Dプリントを使用できます。

医学で使用される3D印刷

3D印刷サービスは、さまざまな医療機器、外部プロテーゼ、およびインプラントデバイスの製造に広く使用されています。 3D印刷により、高用量で溶解の速い錠剤の製造が可能になり、医師はドラッグデリバリーの速度と強度をカスタマイズして完全に制御できるようになります。

医学で使用される3Dプリンティング-3Dプリンティングとは何ですか?

建築で使用される3Dプリンティング

3D印刷サービスは、建築家のために複雑で正確で耐久性のある縮尺モデルを迅速かつ費用効果の高い方法で作成するために使用されます。

アーキテクチャで使用される3Dプリンティング-3Dプリンティングとは何ですか?

3Dプリンティングアーキテクチャ

手術で使用される3Dプリント

3Dテクノロジーを使用して、接続パイプ、電化製品、医療用アクセサリーなど、人間の体外骨格を数時間または数十時間で設計すると、同様に、医療用骨格物理デバイスは理学療法やリハビリテーションに役立ちます。

手術で使用される3Dプリンティング-3Dプリンティングとは何ですか?

製造で使用される3Dプリンティング

3D印刷サービスは、ラピッドプロトタイピング、高速設計、および製品開発用の少量生産の製造で広く使用されています

製造で使用される3Dプリント-3Dプリントとは何ですか?

3dヘルスケアの印刷

3D印刷サービスは、骨、臓器、血管の新しい特定のレプリカを開発するためにヘルスケアでも使用できます。

特に、カスタマイズされた医療機器は、3Dプリンティングの特性と非常に互換性のある分野です。 現在、歯科用、整形外科用インプラント、リハビリ装具に大きな展望があります。

ヘルスケアにおける3Dプリンティング2-3Dプリンティングとは何ですか?

食品の3Dプリント

3Dクイック印刷サービスは、食品の盛り付けや外観用の複数の型やサンプルを製造するための食品で広く使用されています。

食品の3Dプリンティング-3Dプリンティングとは何ですか?