基本原理とプロセス
光造形(SLA):
SLAは、槽内の液体光硬化性樹脂の層を選択的に硬化および固化するために、紫外線(UV)レーザーを利用します。ガルバノメーターによって制御されたレーザービームは、各層の断面を樹脂表面に描き、正確に硬化させます。1つの層が完了すると、ビルドプラットフォームが1層の厚さだけ下降し、リコーターブレードが新しい樹脂層を確保し、このプロセスが部品が完全に形成されるまで繰り返されます。後処理には、部品の取り外し、過剰な樹脂を除去するための溶剤(例:イソプロピルアルコール)でのリンス、および最適な機械的特性を得るためのUV光下での最終硬化が含まれます。オーバーハングした形状にはサポート構造が必要になることが多く、印刷後に手動で取り外す必要があります。
選択的レーザー焼結(SLS):
SLSは、ポリマー粉末(通常はPA12のようなナイロンベースの材料)の小さな粒子を融合させるために、高出力の赤外線レーザーを使用します。このプロセスは、熱歪みを最小限に抑えるために、粉末の融点直下の温度まで上昇させた加熱チャンバー内で行われます。ローラーまたはブレードが最初に、ビルドプラットフォーム上に薄い粉末層を広げます。次に、レーザーが部品の断面をスキャンし、粉末粒子をしっかりと焼結します。ビルドプラットフォームが下降し、新しい粉末層が塗布され、このプロセスが繰り返されます。ビルド中に部品を囲む未焼結の粉末は、自然にサポートとして機能し、専用のサポート構造なしで複雑な形状を作成できます。印刷後、部品は粉末床から取り外して洗浄(多くの場合、圧縮空気またはメディアブラストを使用)し、潜在的な後処理を行う前に、ビルドチャンバー内で冷却する必要があります。
SLAとSLSの主な違い
次の表は、これら2つのテクノロジーの主な違いをまとめたものです。
側面 | 光造形(SLA) | 選択的レーザー焼結(SLS) |
技術原理 | 液体樹脂のUVレーザー光重合 | 熱可塑性粉末の赤外線レーザー焼結 |
主な材料 | さまざまな光硬化性樹脂(標準、タフ、フレキシブル、鋳造可能、セラミック充填) | 熱可塑性粉末(主にナイロン/PA 11 & 12、およびガラス充填またはアルミニウム充填などの複合材) |
サポート構造 | オーバーハングに必要 | 不要 |
一般的な層の厚さ | 25〜100ミクロン | 80〜120ミクロン |
寸法精度 | ± 0.1%(下限〜± 0.05 mm) | ± 0.3%(下限〜± 0.1〜0.2 mm) |
表面仕上げ | 非常に滑らか | 粒状、多孔質、わずかに粗い表面 |
ビルドボリューム | 中〜大(一般的なシステムは最大〜800 * 800 * 500 mm) | 中(一般的なシステムは約〜350 * 350 * 420 mm) |
後処理 | プラットフォームからの取り外し、サポートの取り外し、リンス(IPA)、後硬化 | 冷却、脱粉、(多くの場合、メディアブラストまたは染色) |
主な機械的特性 | 脆くなる可能性あり15; 低い耐熱性 | 機能部品:優れた機械的強度、耐久性、および耐熱性 |
利点と欠点
SLAの利点:
高解像度と滑らかな表面仕上げ:詳細なモデル、外観プロトタイプ、および視覚的なアプリケーションに最適です。
細かい機能の詳細:非常に薄い壁や複雑な機能を生成できます。
幅広い材料の多様性:透明性、柔軟性、または高温耐性などの特性を持つさまざまなプラスチックをシミュレートする樹脂を提供します(ただし、真の熱可塑性樹脂と比較して制限があることがよくあります)。
比較的速いビルド速度:小さく複雑な部品の場合、SLAはSLSよりも速い場合があります。
SLAの欠点:
脆い材料特性:15標準樹脂は、高応力またはひずみを受ける機能部品には適していません。
長期的な安定性の制限:部品は、長時間のUV光への暴露により劣化する可能性があり、一般的に屋外での使用には適していません。
サポート構造が必要:後処理時間が追加され、表面に欠陥が残る可能性があります。
材料の取り扱い:液体樹脂は慎重な取り扱いが必要であり、汚れる可能性があります。IPA洗浄は廃棄物を生成します。
SLSの利点:
優れた機械的特性:最終用途のアプリケーション、応力下のプロトタイピング、およびリビングヒンジに適した、強くて耐久性のある機能部品を生成します。
サポート構造は不要:56粉末床自体が部品をサポートし、高度に複雑な形状、インターロッキング部品、および単一のビルドでの複数のコンポーネントの最適なネスティングを可能にします。
高い材料利用率:未焼結の粉末は、その後のビルドに大部分がリサイクルして再利用できます(ただし、リフレッシュ比率を管理する必要があります)。
優れた耐薬品性と耐熱性:ナイロン材料は、標準樹脂と比較して過酷な環境でより優れた性能を発揮します。
SLSの欠点:
粗い表面仕上げ:部品は、美的アプリケーションには後処理が必要になることが多い、特徴的な粒状で多孔質の表面を持っています。
一般的に遅いリードタイム:プロセスには、長い予熱および後冷却フェーズが含まれ、全体的な生産時間が長くなります。
より高い機器および運用コスト:マシンは、一般的に同等のSLAシステムよりも高価です。
材料の制限:主にさまざまなナイロン粉末に限定されます。他の材料はあまり一般的ではありません。
粉末の取り扱い:慎重な取り扱いと専用のワークスペースが必要です。吸入のリスクには、適切な換気または閉鎖システムが必要です。
アプリケーションシナリオと選択ガイドライン
SLAとSLSのどちらを選択するかは、目的のアプリケーションと部品の要件に大きく依存します。
SLAを選択:
視覚的および美的プロトタイプ:外観、滑らかさ、および細部が最も重要なモデル(例:消費者製品設計モデル、建築モデル、フィギュア)。
詳細なパターンと金型:投資鋳造パターンなどのアプリケーション。
透明性を必要とするモデル:透明な樹脂は、ライトパイプや流体フローの視覚化などのアプリケーションに使用できます。
非常に滑らかな仕上げが重要で、二次処理(塗装など)が計画されているアプリケーション。
SLSを選択:
機能プロトタイピングとテスト:機械的応力、ひずみに耐えるか、最終的な生産材料をシミュレートする必要がある部品(例:ハウジングプロトタイプ、機能ギア、ブラケット、ヒンジ)。
複雑な、統合されたアセンブリ:サポートなしでインターロッキングおよび密閉された機能を印刷できるため、複数のコンポーネントからのアセンブリが必要になる部品の設計。
少量のエンドユース部品:従来の射出成形ツーリングが経済的ではない最終製品の少量バッチの生産。
優れた機械的特性と耐熱性を必要とする部品。