熱溶解積層方式
熱溶解積層方式は、加熱ノズルフィラメント(樹脂)を押し出し、ステージに印刷する部品のこと。から押し出される溶けた樹脂を、ステージ3Dプリンターにおいて、造形物が印刷される土台のこと。プラットフォームやテーブルともいう。とノズルフィラメント(樹脂)を押し出し、ステージに印刷する部品のこと。の相対位置を変化させることで断面形状を作成し、積層していく方式です。このページでは、熱溶解積層方式の特徴や仕組みについて詳しく解説します。
熱溶解積層方式の基本情報をまとめました。
ISO規格の名称 | 材料押出法 |
---|---|
別名 | FFF,FDM |
プリンター価格 | 安い物が多い |
印刷精度 | あまり良くない |
熱溶解積層方式では、以下の流れで立体物を造形しています。
フィラメント熱溶解積層方式で用いられるチューブ状の樹脂で、リールに巻くことができ、扱いやすいのが特徴。(樹脂)を加熱ノズルフィラメント(樹脂)を押し出し、ステージに印刷する部品のこと。に差し込むことで、フィラメント熱溶解積層方式で用いられるチューブ状の樹脂で、リールに巻くことができ、扱いやすいのが特徴。が溶解し、絵具で絵を描くかのように、フィラメント熱溶解積層方式で用いられるチューブ状の樹脂で、リールに巻くことができ、扱いやすいのが特徴。を印刷できるようになります。
撮影場所:電子技術研究部 部室
▲フィラメント熱溶解積層方式で用いられるチューブ状の樹脂で、リールに巻くことができ、扱いやすいのが特徴。
ステージ3Dプリンターにおいて、造形物が印刷される土台のこと。プラットフォームやテーブルともいう。やノズルフィラメント(樹脂)を押し出し、ステージに印刷する部品のこと。をx軸・y軸方向に動かすことによって、加熱され押し出されたフィラメント熱溶解積層方式で用いられるチューブ状の樹脂で、リールに巻くことができ、扱いやすいのが特徴。を、ステージ3Dプリンターにおいて、造形物が印刷される土台のこと。プラットフォームやテーブルともいう。に印刷していきます。フィラメント熱溶解積層方式で用いられるチューブ状の樹脂で、リールに巻くことができ、扱いやすいのが特徴。は外気で凝固し、固体の断面を形成します。
撮影場所:電子技術研究部 部室
▲面を印刷する様子
ステージ3Dプリンターにおいて、造形物が印刷される土台のこと。プラットフォームやテーブルともいう。やノズルフィラメント(樹脂)を押し出し、ステージに印刷する部品のこと。をz軸方向に動かしつつ、断面を印刷することで、造形した面を積み重ねていきます。
撮影場所:電子技術研究部 部室
▲面を積み重ねる様子
この時の各層「一」断面の厚さを積層ピッチ3Dプリンターで積層する際の、各層"一"断面の厚さのこと。この値が小さいほど、プリンターの精度が高く、なめらかな立体を印刷できる。と呼び、この値によって3Dプリンターの精度が決まります。
また、フィラメント熱溶解積層方式で用いられるチューブ状の樹脂で、リールに巻くことができ、扱いやすいのが特徴。が浮遊(オーバーハング造形物において、支えがなく宙に浮いた部分のこと。印刷する際には、の間に印刷するサポート材。が必要。)してしまい、積み重ねが困難な際は、サポート材造形中、押し出されたフィラメントが浮遊するのを防ぐため、中空部分(オーバーハング)とステージの間に印刷する支柱。と呼ばれる柱を作り、印刷します。サポート材造形中、押し出されたフィラメントが浮遊するのを防ぐため、中空部分(オーバーハング)とステージの間に印刷する支柱。は、印刷完了後に取り外します。
撮影場所:電子技術研究部 部室
▲取り外し中のサポート材造形中、押し出されたフィラメントが浮遊するのを防ぐため、中空部分(オーバーハング)とステージの間に印刷する支柱。
デュアルヘッドヘッドが複数付いたプリンターのこと。熱溶解積層方式やインクジェット方式の3Dプリンターに搭載され、複数樹脂を同時に使用できる。3Dプリンターの場合、サポート材造形中、押し出されたフィラメントが浮遊するのを防ぐため、中空部分(オーバーハング)とステージの間に印刷する支柱。のみに水溶性フィラメント熱溶解積層方式で用いられるチューブ状の樹脂で、リールに巻くことができ、扱いやすいのが特徴。を使用し、印刷後に水につけて溶かすことで、より精巧な取り外しが可能です。
撮影場所:3Dソリューションセンター
▲水溶性サポート材造形中、押し出されたフィラメントが浮遊するのを防ぐため、中空部分(オーバーハング)とステージの間に印刷する支柱。 BVOH
以上、熱溶解積層方式の仕組みでした。
実は、熱溶解積層方式のフィラメント熱溶解積層方式で用いられるチューブ状の樹脂で、リールに巻くことができ、扱いやすいのが特徴。には、様々な種類があります!!!
農産物を原料とした、エコなフィラメント熱溶解積層方式で用いられるチューブ状の樹脂で、リールに巻くことができ、扱いやすいのが特徴。です。強度が弱い反面、異臭が少なく取り扱いが簡単で、価格もリーズナブルです。
PLA樹脂と並んで、最も一般的なフィラメント熱溶解積層方式で用いられるチューブ状の樹脂で、リールに巻くことができ、扱いやすいのが特徴。の一つです。熱収縮率が高く、反りが発生しやすい反面、強度に優れており、価格もリーズナブルです。
ペットボトルに採用されている樹脂を改良したフィラメント熱溶解積層方式で用いられるチューブ状の樹脂で、リールに巻くことができ、扱いやすいのが特徴。です。温度調節が難しい反面、衛生面や耐熱性に優れています。
ゴム状のフィラメント熱溶解積層方式で用いられるチューブ状の樹脂で、リールに巻くことができ、扱いやすいのが特徴。です。取り扱いが難しい反面、柔軟性・弾力性のある造形物を印刷することが出来ます。
撮影場所:3Dソリューションセンター
PLA樹脂
撮影場所:3Dソリューションセンター
ABS樹脂
撮影場所:3Dソリューションセンター
PETG樹脂
撮影場所:電子技術研究部 部室
TPU樹脂
▲各樹脂での印刷物
熱溶解積層方式の特徴を紹介します。
印刷素材として、害が少なく扱いやすい樹脂(フィラメント熱溶解積層方式で用いられるチューブ状の樹脂で、リールに巻くことができ、扱いやすいのが特徴。)を使用しているため、安全性が非常に高いです。ノズルフィラメント(樹脂)を押し出し、ステージに印刷する部品のこと。は火傷する程の熱さになりますが、印刷箇所が覆われている機種であれば、心配ないでしょう。
他の印刷方式に比べて、プリンター本体の価格が安い傾向にあります。材料(フィラメント熱溶解積層方式で用いられるチューブ状の樹脂で、リールに巻くことができ、扱いやすいのが特徴。)の価格も安価なため、長期的に見てもリーズナブルな方式です。
撮影場所:電子技術研究部 部室
この印刷方式は、2009年の特許切れ以降、各メーカーで開発が進められており、商品の選択肢が非常に豊富です。廉価な物から高価なものまで、価格帯も様々です。
機種によっては、印刷中、造形物の各層にCMYKシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの四色のこと。印刷など減法混合の際、フルカラーを表す原色として用いられる。のインクで色を塗ることで、フルカラー造形を可能にしている物もあります。
撮影場所:3Dソリューションセンター
▲フルカラー印刷した造形物
機種にもよりますが、熱溶解積層方式は、積層ピッチ3Dプリンターで積層する際の、各層"一"断面の厚さのこと。この値が小さいほど、プリンターの精度が高く、なめらかな立体を印刷できる。が大きい傾向にある印刷方式です。表面に小さな凹凸が生じ、印刷物の表面が粗くなりがちです。
撮影場所:3Dソリューションセンター
▲積層ピッチ3Dプリンターで積層する際の、各層"一"断面の厚さのこと。この値が小さいほど、プリンターの精度が高く、なめらかな立体を印刷できる。による印刷精度の違い(左端:0.05mm 右端0.4mm)
熱溶解積層方式は、"安全性が高い" "リーズナブル" "選択肢が豊富"などの観点から、家庭用3Dプリンター個人での購入を前提とした3Dプリンターのこと。産業用に比べ印刷精度は劣るが、値段が安く、5万円を切るものもある。として、最も主流な方式です。
印刷精度が他方式に比べて劣るというデメリットはありますが、総合的には、非常にコストパフォーマンスの良い機種と言えるでしょう。
以上、熱溶解積層方式の特徴でした。
熱溶解積層方式のプリンターや、それらの印刷物の写真を紹介します。
部室にある熱溶解積層方式の3Dプリンター
撮影場所:電子技術研究部 部室
フィラメント
撮影場所:電子技術研究部 部室
面を印刷する様子
撮影場所:電子技術研究部 部室
面を積み重ねる様子
撮影場所:電子技術研究部 部室
取り外し中のサポート材
撮影場所:電子技術研究部 部室
水溶性サポート材 BVOH
撮影場所:3Dソリューションセンター
PLA樹脂での印刷物
撮影場所:3Dソリューションセンター
ABS樹脂での印刷物
撮影場所:3Dソリューションセンター
PETG樹脂での印刷物
撮影場所:3Dソリューションセンター
TPU樹脂での印刷物
撮影場所:電子技術研究部 部室
熱溶解積層方式で作られたトロフィー
撮影場所:電子技術研究部 部室
フルカラー印刷した造形物
撮影場所:3Dソリューションセンター
積層ピッチによる印刷精度の違い
撮影場所:3Dソリューションセンター