業務用3Dプリンターとは｜業務用3Dプリンターの特徴と種類

樹脂製品に使われることの多い射出成形は、成形するための金型が必要です。しかし3Dプリンターであれば、金型を準備する必要がないため、金型の製作に必要な設計・試作期間を短縮することが可能です。

これにより、試作品の開発サイクルを短縮できるため、設計に対するフィードバックを早期化することが可能で、開発サイクルをスムーズに回すことができます。

3Dプリンターは、金型レスで狙いのどおりの製品形状を実現できることから、金型の製作に必要な費用が不要になります。金型は高額なため、特に少量生産品の場合は、金型費用を製品単価に転嫁することで、生産単価が高くなってしまいます。

3Dプリンターを活用することで、高額な少量試作品のコストを大幅に削減できる可能性があります。

切削加工や射出成形では実現できない形状でも、3Dプリンターであれば実現できる可能性があります。

3Dプリンターのように、従来とは異なる加工法に取り組むことで、新しいアイディアの創出につながるでしょう。

3Dプリンターは製造に時間がかかります。量産品で大量生産が必要な場合でも、3Dプリンターでは、時間当たりの生産数を増やすことは困難です。

少量生産の製品や、受注生産の製品には向いていますが、大量生産が必要な製品の製造には向いていません。

3Dプリンターは、材料を積層させることで造形するため、層と層の間の結合力が弱くなりがちです。また、3Dプリンターで多く用いられている光硬化性樹脂は、太陽光に弱く屋外や直射日光が当たる場所では劣化しやすい材料です。

強度や耐久性を高めるために、材料に繊維を混ぜ込んだり後処理を行ったりすることは可能ですが、追加の設備が必要になるなどの制約があります。

業務用の3Dプリンターは大規模な設備になることもあり、導入コストが高額になることが多いです。

今後、3Dプリンターの普及が進み、技術的な革新が起きれば導入コストが低減する可能性もあるでしょう。

液槽光重合方式ともよばれる光造形では、タンクに入れた液体状の光硬化性樹脂の硬化させたい部分に対して、レーザーやプロジェクターで光を照射することで造形します。

滑らかな表面を実現できる一方で、造形後に余分な樹脂を除去するための洗浄が必要な点や光硬化性樹脂を用いているため、造形物は耐候性に劣る点がデメリットです。

光造形は業務用として、特にデザイン性が重視される受注生産品やデザイン確認用の試作品などに活用できます。

さらにBMFでは、光造形をさらに進化させたPµSL（Projection Micro-Stereolithography）技術を開発。マイクロレベルの3D造形で、試作から多品種少量生産まで、生産現場の課題に応えています。

FDM方式は熱溶解積層法ともよばれる材料押出法に分類されており、加熱することで溶かした熱可塑性樹脂を一層ずつ積み上げていくことで造形を行います。

現在普及している3Dプリンターの中ではもっとも一般的な造形方式であり、材料の管理が容易で対応している材料が豊富にある点などが特徴です。また、繊維などの添加剤や補強材を加えることで造形物の特徴を変化させることが可能です。

一方で、積層痕が残ってしまう点などがデメリットであり、外観をそれほど重視しない製品や機能確認用の試作品として活用されています。

インクジェット方式は材料噴射方式ともよばれ、インク状に加工された液体材料を噴射することで、造形を行います。材料を硬化させる際には、材料に合わせて加熱・冷却・UV光などを当てる必要があります。

対応している材料の幅が広いため対応製品が多く、3Dプリンターの中では高い精度を実現できる点がメリットです。一方で、一層ごとに硬化の処理が必要なため造形時間が長くなってしまい、材料によっては強度が低かったり、造形後に洗浄が必要な場合もあります。

色や物性を調整する必要がある場合やデザイン性を重視して高精度の試作品・製品を製造する必要がある場合には、インクジェット方式が適しているでしょう。

結合剤噴射方式とよばれることもあるバインダージェット方式は、あらかじめ粉末状の材料を敷き詰めておき、そこにインク状にした結合剤を照射することで造形を行います。

短時間で造形できるため生産性が高い点がメリットといえる一方で、造形精度が出しにくく高い強度の実現もむずかしいというデメリットがあります。

砂や石膏にも対応しているため、これらを使用する必要がある製品や造形精度は不十分でも生産性を高める必要がある場合には、バインダージェット方式を採用するといいでしょう。