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その5.粉末固着(接着)方式

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積層造形法の一種である粉末固着(接着)方式について紹介。メリットやデメリットを調査しました。

粉末固着(接着)方式とは

粉末固着方式は、材料の粉末と接着剤を交互に吹き付けて積層する方式です。造形テーブルに材料となる粉末を薄く敷き、プリンタヘッドから出される液体接着剤を塗布して固め、これを繰り返すことで造形物を作成します。

造形が終わると未硬化の粉末の中に造形物が埋まっている状態となるため、取り出して余分な粉末を除去。仕上げに硬化用の液体に浸して強度を上げ、完成です。

粉末材料に色を付けることにより、フルカラーでの印刷が可能となっているモデルが多いことも特徴です。
材料は主に石膏ですが、砂糖の粉末やプラスチックの粉末を使用できる機種も販売されています。

粉末固着(接着)方式のメリット

フルカラー造形が可能

CMYKインクで接着剤に色を付けることでフルカラーの造形物を作ることが可能です。デザインの確認やフィギュア・建築モデルの製作など、色の表現が重要な造形物をプリントするのに向いた方式です。

造形スピードが他の方式の3~5倍

粉末固着方式は、造形スピードの速さも魅力。他の方式と比べて3~5倍の速さを誇っており、サイズの大きい造形物でも短納期で製作することができます。また、サポート材が不要のため後処理も容易です。

ランニングコストが安価

主に使用される材料が粉末の石膏であるため、ランニングコストが安いこともメリットのひとつ。1キロ500~1000円程度で購入できます。熱溶解積層方式でよく使用されるABS樹脂1キロ3000円程度と比べると、ランニングコストの安さが分かります。

粉末固着(接着)方式のデメリット

壊れやすい

粉末の材料を固めて作るため、粉末固着方式でプリントした造形物は脆く壊れやすいというデメリットがあります。造形後に仕上げの硬化剤を使用して強度を上げることもできますが、丈夫さより発色の良さを求められるものが向いています。

粉末の処理ができる環境が必要

造形物が粉末に埋もれた状態でプリントが完了するので、取り出して刷毛やエアーで余分な粉末を除去する必要があります。その際に粉が舞い上がっても問題がないよう環境を整えておかなければいけません。

造形精度が低い

粉末固着方式で作られた造形物は表面がざらざらしているため、他の方式と比べると造形精度は低め。厚さ1mm以下の構造はプリントできても後処理で壊れてしまう恐れもあります。

粉末固着(接着)方式の3Dプリンター

3D SYSTEMS 社の ProJet 260Cは、コンパクトな筐体が特徴的な3Dプリンター。パーツの強度が高く、耐熱性に優れています。EOS 社の FORMIGA Pは、表面品質が高く、微細な形状の再現性能が優れた製品です。

粉末固着(接着)方式の3Dプリンターまとめ

費用対効果が高い

接着剤に色をつけるだけでなく、フルカラーの造形物をつくることもでき、造形スピードが他の方式に比べて早い粉末固着方式の3Dプリンターは、ランニングコストが安いため、コストパフォーマンスが高い3Dプリンターと言えます。サイズの大きなものを作れるという点も見逃せないポイントです。

また、この方式以外の3Dプリンターもたくさんあるので、興味がある人はしっかりチェックしてから購入するようにしてください。

3Dプリンターイメージ
用途・目的別!業務用3Dプリンター3選
       
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「試作の精度を高めたい」「現場で使える強度部品を内製したい」「最終製品を社内で量産したい」など、業務用3Dプリンターに求められる性能や導入目的はさまざまです。 業務用3Dプリンターを選ぶ際は、自社の課題に合った造形方式や精度、素材への対応力を見極めることが重要です。ここでは、試作・現場改善・量産の三つの用途に適した代表的なモデルを取り上げ、その特長と活用シーンを比較します。

       

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業務用3Dプリンターを選ぶ際は、自社の課題に合った造形方式・精度・素材対応力を見極めることが重要です。ここでは、試作・現場改善・量産の3つの観点から、それぞれに適した代表モデルを比較します。

高精度造形と水洗いだけの後処理で、
試作検証をスムーズにしたい

設計/開発部門向け

アジリスタ
(キーエンス)

アジリスタ[キーエンス]の製品

引用元:キーエンス公式HP
https://www.keyence.co.jp/products/3d-printers/3d-printers/

特徴

  • 高精度な試作造形が誰でもできる インクジェット方式と15μmの積層ピッチにより、嵌合や細部形状まで忠実に再現できる高精度な試作造形が誰でも簡単にできるため、設計意図どおりの試作品を素早く確認できます。
  • 後処理は“水洗いだけ”で完了 水溶性サポート材を採用しており、複雑な内部構造でもサポート除去が簡単。後処理が水洗いだけで完結するため、工具や研磨作業が不要で試作検証までの時間を大幅に短縮できます。

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高強度が求められる治具や機能部品を
内製したい

製造/生産技術部門向け

Mark Two
(Markforged)

Mark Twoの製品画像

引用元:Markforged公式HP
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  • 標準樹脂「Onyx」で優れた耐久性・耐薬品性を実現 ナイロンにマイクロカーボンを混合した独自素材を採用し、高い靭性と耐摩耗性・耐薬品性を両立。長期の使用や厳しい工場環境にも対応でき、現場で安心して使える耐久部品を内製化できます。

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複雑形状の量産部品を内製したい

製造企業向け

ProX SLS 6100
(3D Systems)

Fortus 900mcの製品画像

引用元:キヤノンマーケティングジャパン公式HP
https://canon.jp/biz/product/indtech/3dpsolution/3dsystems/lineup/resin-powder/sls6100

特徴

  • サポート材なしで複雑形状の一体成形が可能 粉末焼結方式(SLS)を採用しており、サポート材を使わずに内部構造を含む複雑形状を一括造形。組み立てや加工を省略できるため、高機能部品の量産にも対応できます。
  • ±0.2mmの高精度と等方性で実用部品を直接造形 高精度かつ高剛性の一体構造を実現し、試作段階だけでなく最終用途部品としても使用可能。品質要求の高い業界(航空宇宙・医療機器など)でも安定した精度を維持できます。

公式サイトで
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