3Dプリンタで意外と古くから使われている！光造形に関する基礎知識をくわしく紹介

光造形による3Dプリンタは、昔から様々なシーンで活用されています。最も多く活用されているのは、試作品の製作です。形状の確認だけでなく、パーツとパーツのはまり具合や機能性試験などにも活用できます。また光造形は造形精度が高く、耐熱性や耐久性に優れた樹脂を使用できるので、工具や治具の造形にも最適です。さらに金型を作成することも可能ですが、この場合は二次硬化をしっかりと行う必要があります。もちろん、フィギュアや模型の造形にも適していることは言うまでもありません。

光造形は3Dプリンタに使われる方式で最も古い

光造形は3Dプリンタの出力方式の一つで、太陽光によりレジンと呼ばれている材料を固めて造形物を生み出す手法です。3Dプリンタで使用されている太陽光は、レーザーにより人工的に作り出した太陽光でレジンは紫外線に反応して硬化します。光造形の利点はレジンと呼ばれる樹脂が安価である点のほか、生産性が速い点が利点です。模型などでも使用されているレジンは高度な造形物を作り出すことが可能で柔軟性があり、透明な素材の樹脂もあるため、透明な部品を作り出すことも可能です。しかし、光造形には弱点もあり、造形して作り出した物体は紫外線に弱い点になります。紫外線を浴び続けると変質し、本来の形と異なる形で硬化することもあるため、生み出した造形物は太陽光やレーザーのような紫外線が当たらない場所で保管が必要など保管場所を必要としている点が弱点です。ですが、模型の制作で大量にフィギュアなどを生み出すことを可能とした技術が光造形による3Dプリンタの出力方式になるため、商業用でも多く利用されているのが光による紫外線硬化型の3Dプリンタです。

光造形はレジンを使って形を作る技術

光造形は、近年注目を集めている革新的な技術であり、主にレジンを使って立体的な形を作り出す方法です。この技術は、コンピューター上でデザインされた3Dモデルをもとに光で硬化させることで、精密で複雑な形状を実現します。 このプロセスは、まずコンピューター上で設計された3Dデータを用いて、レジンプリンターによる製造が行われます。液状の状態で注入され、レーザーやDLP（デジタルライトプロセッシング）などの光源を使用して、ピクセル単位で硬化させることが可能です。このレイヤーごとの硬化を繰り返すことで、最終的に立体的な形状が生成されます。 光造形の最大の利点は、精度と細密さです。微細なディテールや複雑な構造も再現できるため、医療分野での人体器官の再現や、製造業でのプロトタイプ作成にも活用されています。アートやデザインの分野でも、創造的なアイデアの具現化に役立てられています。しかしながら光造形にはいくつかの課題もあります。材料費が高額であることや、製造に時間がかかることが挙げられます。光による硬化が完全でない場合もあるため、製品の強度や耐久性にも注意が必要です。

光造形は紫外線を照射することで形をつくる

光造形は、先進的な製造技術の一つであり、紫外線を利用して物体の形を作り出す革新的なプロセスです。この技術は3Dプリンティングや製造業界において、素材の精密な積層による製品を生み出すために利用されています。 この方法では特定の液体樹脂を使用します。まず3DデータやCADモデルをもとに、対象物のデジタルモデルを作成するのです。次にレーザー光源やデジタル投影機などを用いて、紫外線を液体樹脂に照射します。液体樹脂が固化・硬化され、層を重ねることで物体が形成されます。 光造形の最大の利点は、高い精度と細かなディテールの再現性です。非常に複雑な形状や内部構造も再現可能で、これまで難しかったデザインやプロトタイプの制作が容易になりました。さらに迅速な製造が可能なため、生産プロセスの効率性も向上したのです。 この技術は様々な産業で活用されています。医療分野ではカスタムメイドの人工関節や義肢、矯正装置の製造に役立ち、患者の個別ニーズに対応できます。航空宇宙産業や自動車産業でも、複雑な部品の製造で威力を発揮します。

光造形と粉末焼結との根本的な違いとは？

光造形と粉末焼結は製造プロセスとして根本的に異なる2つの技術です。光造形は3Dモデルをレーザーやデジタル光源を使用して層状に造形していく方法です。これらの技術は液体樹脂や粉末を使用し、光エネルギーを照射して層を作り上げることで、立体的な物体を作り出します。この方法は精密で複雑なデザインを可能にし、プロトタイプの製造や小ロット生産に適しています。 一方、粉末焼結は、金属やセラミックスなどの粉末を使用して3Dモデルを作成する技術です。まずCADデータから得られた3Dモデルに基づいて、レーザーまたは電子ビームなどの熱源を使って粉末を溶融させるか、あるいは結合させます。このプロセスにより、層状に積み重ねられた粉末が一つの固体オブジェクトとして成形されます。粉末焼結の利点は、耐久性が高く、金属部品や高温環境で使用される部品の製造に適している点です。このような違いを覚えておきましょう。 これらの技術の根本的な違いは、材料の使用と製造プロセスにあります。光造形は主に樹脂などの液体材料を使用し、光エネルギーによって層を形成します。一方、粉末焼結は金属やセラミックスなどの粉末を使い、熱エネルギーによって層を固化させます。それにより、それぞれ異なる用途や産業に向けた製造が可能になります。

光造形に使われるレジンの種類とは？

光造形レジンはその特性によって様々な用途に使用できますので、用途に合ったレジンを選ぶことでより良い光造形物を製作することが可能になります。
標準品は最も一般的なタイプのもので、比較的安価で幅広い用途に使用できます。硬質樹脂は強度が高く耐久性のあるもので、プロトタイプや精密部品の製造に用いられます。
柔軟性樹脂は弾力性に優れフィギュアや小型部品の製造に適します。多くの場合、耐久性のあるものは高価で加工時間が長くかかるので、価格や加工特性も含めて目的に合わせたものを選ぶことが大切です。
透明タイプは透明度の高く、ディスプレイや照明用部品の製造に適していますが、価格が高く造形時間も長くなります。
着色品は色付きで、造形物を装飾したり特定の用途に応じて色を変更したりすることができますが、価格が高くなることがあります。
機能性タイプは特殊な機能を持ったものです。この種類のものの例を挙げると、殺菌効果があるUV-Cレジンや抗菌剤入りのものなどがあります。

光造形で必要になるサポート材とは？

光造形（3Dプリンティング）は、立体物を層状に積み重ねて製造する革新的な技術です。この技術を使用する際に必要となるサポート材は、プリンティングプロセス中に作成される物体を支え、安定性を確保するために使用されます。
主に以下の目的で利用されます。まず複雑な形状やオーバーハングを持つ立体物を印刷する際に、重力によって形が崩れるのを防ぐために必要です。物体が成形される間、一時的にその部分を支え、完成後に除去されます。
光造形では積層時に液状の樹脂を光で硬化させるため、液状の樹脂が自重で沈下することを防ぐためにも用いられます。これにより精密な立体物を作成することが可能になります。
一般的なものとしては、プラスチックや樹脂製の材料が使われます。これらの材料は3Dプリンターと互換性があり、印刷時に容易に形成され、後で除去することができます。
除去は手作業で行われる場合もありますが、一部の3Dプリンターは自動的にサポート材を除去する機能を備えている場合もあります。
選択は使用する3Dプリンターや印刷対象物の材料によって異なります。さまざまな種類が市場に存在し、プリンターの仕様に応じて最適な材料を選択することが重要です。

光造形は加工後に行われる後処理が重要

光造形は、3Dプリンティング技術の一つで、光硬化性樹脂を用いて物体を造形する方法です。
しかし完成したモデルは加工後の後処理が欠かせません。後処理は、製品の仕上げや機能を向上させるために不可欠な過程となります。
まずモデルは、造形時に支持材によって固定されています。これらの支持材を取り除く作業が必要です。丁寧な取り外し作業が行われないと、外観や機能に問題が生じる可能性があります。
次に造形時に層を重ねることで物体を形成しますが、層と層の境界部分にはザラつきが生じることがあります。
このザラつきを削除して滑らかな仕上がりを実現します。加工後の仕上げ作業は、製品の美観を高める重要なステップです。
さらに光造形で使用される樹脂は、光によって硬化する性質を持ちますが、完全な硬化は造形後も続く場合があります。
したがって余分な樹脂を取り除き、製品を適切な硬度に調整する必要があります。
光造形は高度な技術であり、丁寧な作業が求められます。適切な処理を行うことで製品の品質が向上し、最終的な成果物が満足のいくものとなります。

光造形は再現性が高いことがメリット

光造形は、3Dプリンティング技術の一つであり、再現性が高いことがその大きなメリットです。
この技術はデジタルモデルを元にレーザーや光を利用して物体を層状に積み重ねて造形する方法であり、精密なデザインや複雑な形状を容易に実現できます。
多くの面で利点をもたらします。まず設計したモデルが高い精度で実物に反映されるため、製品の寸法や形状に対する信頼性が高まります。
製品開発や試作段階でのエラーを減らし、開発プロセスを効率化できます。
また、光造形は機械加工と比較して、内部の複雑な構造や細部まで正確に再現できるため、緻密な部品やデザインの製造に適しています。さらに大量生産にも適しています。
一度作成したデジタルモデルを保存し、繰り返し印刷することで、大量の製品を一貫して品質の高いものとして製造できます。製造業の生産性向上や市場での競争力の強化に寄与します。
医療分野や航空宇宙産業、自動車産業など、様々な産業で幅広く活用されています。例えば歯科医療では、患者の口腔内に合った精密な義歯やインプラントを作成することが可能になり、患者の快適性と治療の成功率を向上させます。
しかしながら光造形にも課題があります。素材の選択や印刷条件の最適化が重要であり、素材の特性によっては再現性に影響を及ぼすこともあるのです。
高度な技術を必要とするため、専門的な知識と経験が必要とされることもあります。

光造形は解像度が高いので寸法が正確

光造形はレーザー等光の熱を使って樹脂を固めてモデルを作る方法です。CADソフトを使って3Dモデルを生成するとそのとおりに光の端子が動き出し樹脂を固めていきます。
もともと液体の14に対して光が立ったところだけが固まって形が作られていくのです。
光造形には耐熱性が高い素材などいろいろなものに対応しているため、スペックを確認しておくことが重要となります。
機械に応じて材料の種類の限定がされていることが一般的ですし、製品の大きさも制限があるため、作りたい作品をよく検討して機械を選ぶことがポイントとなるのです。
また、光は解像度を緻密にコントロールすることができるため、光の動きをモデル通りに操作することができ、精度を高めることが可能となっています。
熱膨張などを加味しておくとより精度を高めることができるのです。解像度の精度については、購入する機械に応じて異なるため費用や規模も検討しておくことが重要となります。

光造形で選べるそれぞれの樹脂材料の特徴

保証付きの3Dプリンターサービスは、利用者に安心と信頼を提供する重要なオプションとなっています。第三者目線で考えると、このサービスはクライアントにとって非常に魅力的です。 光造形による3Dプリンターは、樹脂材料を使用して高精度で複雑な形状のモデルを製造することができます。この技術には、さまざまな特徴を持ついくつかの異なる樹脂材料が用意されているのです。 まず光造形での光硬化型樹脂は一般的に高い剛性と強度を持っています。このタイプの樹脂は、製品の堅牢性が重要な産業分野に適しているのです。航空宇宙、自動車産業、医療機器などの分野で利用されています。精密な部品や耐久性が求められるアプリケーションに適しているのです。次に高透過型樹脂は透明度が高く、光学部品の製造に適しています。このタイプの樹脂は光学センサーやレンズ、照明製品などで使用されます。 柔軟性を重視する場合は柔軟性が高い樹脂を選択することができるのです。これはゴムライクな特性を持っており、耐衝撃性や靭性が要求されるプロジェクトに適しているのです。例えば履物やグリップの部品などが挙げられます。 さらに生体適合性が必要な場合は、医療用途に適した生体適合性のある樹脂を選ぶことができます。これらの材料は、人体に対して優れたバイオコンパチビリティを持ち、インプラントやプロテーゼなどの製造に使用されます。

光造形は太陽光で固まるので注意が必要

現在では3Dプリンターの開発によって様々な造形物を簡単に作り出すことが可能になり、過去には手作業で行って多大な時間を費やしていた作業でも短時間で大量生産を行うことを可能にしています。3Dプリンターでできる内容には光造形も含んでおり、主に材料をレジンにすることが基本になります。レジンは紫外線、太陽光で硬化する性質があるので注意が必要になり、変形を起こさないように3Dプリンターを使うことが求められます。光造形でレジンを材料にした場合、他の樹脂系の材料とは異なり透明度を発揮させられるメリットや、柔軟性によって金型製作にも向いているメリットもあります。一方で注意が必要になることは屋外で太陽光を浴びる時間が長い場合では、変形を起こしやすい素材になるので注意が必要になることと、紫外線で固まる性質故に時間が掛かってしまう光造形を3Dプリンターで作るには紫外線カットが必要になるケースもあります。他の注意が必要なことは完成後に洗浄作業は必須になることと、研磨作業が求められる部分が出てしまうこともあげられます。

光造形で成形するのにかかるおおよその時間

光造形の方式で3Dプリンタから造形物を成型するにかかるおよその時間は、成形物の形を3Dプリンタで出力し終えてから90分ほどです。光造形による3Dプリンタは、作り出すものの形をプリントする速度が不明確で、硬化スピードが不明確になる理由が成形スピードがプリンタによってまちまちだからです。プリンタの一分当たりの成形速度なども正確な時刻を図ることができないため、プリンタで出力してできた造形物が硬化する時刻しか正確に測ることができません。唯一光造形のプリンタで使用するレジンという素材については推奨硬化時間は60分から90分と定めていて、少なくとも90分間はレジンが完全に固まらないであろうと言われています。よって、光造形の3Dプリンタを使用して物体を成型するにかかるおおよその時刻は、3dプリンタが成形物を生み出してから、紫外線を受けて硬化する90分になります。90分という時刻よりも早まることもあるのが光で固まる3Dプリンタによる造形で、紫外線量を通常のレジンが固まる紫外線量より増やして速度を速めるという方法もあります。

光造形は厚さによって変形が起きる恐れがある

光造形技術は、精密な立体物の製造に非常に有用であり、医療、製造業、芸術分野などで広く活用されています。しかし光造形には厚さによって変形が起きる恐れがあるという課題も存在します。 光造形は液体光重合樹脂を使用してレーザーや光源を照射し、立体物を層状に形成する方法です。物体を作成する際には、複数の薄い層を重ねて積み上げるため、層同士の結合が重要となります。層の厚みが均一でない場合、物体の強度や形状に影響を及ぼす可能性があります。 例えば層の厚さが一部分だけ薄くなった場合、その部分の結合が十分に強固でないため、物体が変形するリスクが高まります。物体の厚みに応じて光の透過や反射が変化するため、均一に保つことが難しい場合もあります。 この問題を解決するために、研究者や産業界は新しい光造形技術や素材の開発に取り組んでいます。さらに、層厚を均一に保つための制御技術の向上や結合性を高める方法の探求なども行われています。

光造形で気にすべき気泡の発生とその対策

光造形とは、液状樹脂に紫外線レーザーを照射し少しずつ硬化させ立体造形を行う技術です。3Dプリンティング技術の一種でである光造形の特徴は、高精度で複雑な形状の造形物を作成できるとともに、短時間で高品質な造形物を作成することです。ただ場合によっては、光造形で気泡が発生することがあります。その原因としては、液状樹脂に混入した空気や温度が低い事、紫外線レーザーの出力パワーが低い事に加えプラットフォームが平らでない事などがあげられます。 この現象が発生すると、表面が粗くなったり強度が低下する事や内部に空洞ができ造形が失敗するということが起きます。その防止策として、樹脂をよく撹拌し使用したり適切な温度に保つということに加え、出力パワーを上げたりプラットフォームを平らにするという対策がとられます。 気泡が発生してしまった場合は、造形物を熱湯に浸して温度を上げ除去する事や固まる前にエアブラシで表面を吹くということを行ったり、固まった後に造形物を研磨したりします。