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その3.粉末焼結型

500万円未満の高性能な業務用3Dプリンター特集

積層造形法の一つ、粉末焼結方式について紹介。メリットやデメリットを調べました。

粉末焼結方式とは

粉末焼結方式は粉末樹脂や粉末金属に高出力のレーザー光線をあてて焼結して、立体的な造形物を作成する方式です。光造形と同じような原理で、ステージ上にある粉末を焼結・硬化させたら、次はステージを下げていくという方法を、一層一層繰り返すことで造形を行っています。

当初は価格が高かった粉末焼結方式の3Dプリンターも、2014年に特許が切れたことで、入手しやすい価格帯のモデルも登場してきました。

粉末焼結方式に対応する素材

粉末焼結方式では材料として粉末を用いますが、樹脂系では主にナイロンが使用でき、高靭性に優れたナイロン12やナイロン11、ポリプロピレン、耐熱性に優れたナイロン12+ガラスビーズ、耐熱性と高剛性に優れたナイロン6+ガラスビーズなどは粉末焼結方式でのプリントが向いています。

なお粉末焼結方式は金属素材にも使用でき、アルミニウムやチタン、ステンレス鋼、コバルト・クロム、ニッケル合金などさまざまな素材を使用できます。

粉末焼結方式のメリット

耐久性が高い

光造形方式と比べると、耐久性の高い造形物を作ることができます。

複雑な造形も可能

高精度な造形ができるため、複雑な構造にも対応できます。デザイン試作だけでなく、実際に動作をする試作品にも利用できるので、幅広い用途で活用できます。

サポート材が不要

粉末焼結はサポート材が必要ありません。そのため造形後にサポート材を取り除く作業はありません。

材料の自由度が高い

粉末焼結方式は、樹脂以外にもセラミックや一部の金属など、さまざまな種類の素材を扱うことができます。

粉末焼結方式のデメリット

装置が大きい

粉末焼結方式の大きなデメリットは、装置が非常に大きいことです。装置が大きいため置き場所、作業場所を確保する必要があります。

粉末の除去に手間がかかる

造形後は高圧のエアを使って、造形物に付着している粉末を除去する必要があります。除去に多少の手間がかかることと、粉末除去装置などの付随設備が必要になります。

表面がザラザラになる

粉末焼結は出力した造形物の表面がザラザラとした質感になるのが特徴です。表面が滑らかで光沢のある造形物を望んでいるケースには向いていません。

本体価格や維持費が高額

粉末焼結方式の3Dプリンターは、本体価格をはじめ、消耗品や保守のための維持費が非常に高額です。ただし特許が切れたことで本体価格が下がりつつあり、ローコストの粉末焼結方式3Dプリンターも期待されています。

粉末焼結方式の3Dプリンター

特許が切れた2014年からメーカーが続々と新しい機種を発表しています。イギリスのNorge社のモデルは、それまでの価格の10分の1程度になりました。また、スイスのスタートアップ企業Sintratec社が開発するintratecは、造形サイズが縦、横、高さとも130mmで、最大秒速70mmでの造形が可能です。

EOS M 290[EOS]

粉末の金属をレーザーで溶融し、固め造形する金属3Dプリンターです。400Wのファイバーレーザーが搭載されていて、高い細部形状再現性が得られるようになっています。複数の金属種類に対応しているので、プロトタイプだけでなく最終製品まで製作することが可能です。

まとめ

特許が切れて新機種が続々登場

これまで高額なものが多かった粉末焼結タイプの3Dプリンターですが、2014年に特許が切れました。そのため、各社がこぞって新機種を販売し、高耐久で材料の自由度が高いという便利な3Dプリンターが安価で購入できるようになりました。できるだけ、投資を抑えたいけど3Dプリンターには興味があるという人にはおすすめです。

この他にも様々なタイプの3Dプリンターがあるのでチェックしてみて下さい。

3Dプリンターイメージ
500万円未満の高性能な3Dプリンター特集をチェック
       
3Dプリンターイメージ
           

近年の製造品の精緻化に伴い、500万円未満であっても、ハイエンドモデルに匹敵するような性能を備えたミドルクラスの3Dプリンターが、続々登場しています。
ここでは、500万円未満でありながら、高精細、高強度、短納期で造形できる3Dプリンターをそれぞれ紹介します。

       

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500万円未満の
高性能な業務用3Dプリンター特集

近年、製造品の多様化に伴い、3Dプリンターに求められる機能性においても、性能が重視されることがポイントとなってきています。

ここでは、500万円未満のミドルクラスでありながら、高精細高強度短納期で造形できる3Dプリンターをそれぞれ紹介します。各製品の特徴に加えてショールーム情報もまとめました。

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▼上下にスクロールできます
製品名 積層ピッチ 最大造形サイズ
(W×D×H)
造形方式 材料などの特徴
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/

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0.015mm~ 297mm×210mm×200mm インクジェット方式

アジリスタは、国産の3Dプリンターでは数少ないインクジェット方式を採用し、積層ピッチ0.015mmの高精細造形を実現。水溶性のサポート材の為、細部までしっかりと造形でき、部品の組付けまでできる精度を誇ります。

使用可能な材料はUV硬化アクリル樹脂とシリコーンゴム。

樹脂はアクリルに少量のウレタンを配合し、靭性を持たせているため、ネジを締めても割れないことが特徴です。

Mark Two
[Markforged]

Mark Twoの製品画像

引用元:Markforged公式HP:
https://markforged.com/jp/3d-printers

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0.1mm~0.2mm 350mm×132mmx154mm 熱溶解積層方式+
連続フィラメント方式

Mark Twoは、Markforged独自のカーボンファイバー連続繊維を使用できる方式が採用されています。

これは、造形物の内部にカーボンファイバーで骨組みを組成しながら形作っていく方式です。

これにより、高強度の造形が可能になり、製造工程で使う治具や工具、より強度が求められる部品の製造を行うことができます。

G-ZERO
[グーデンベルグ]

G-ZEROの製品

引用元:PR TIMES公式HP:GUTENBERG社製 プロフェッショナル3Dプリンター G-ZEROの販売開始
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000017.000057289.html

公式HPで
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0.05〜0.250mm 250mmx210mmx200mm 熱溶解積層方式

G-ZEROは、最大500mm/sというスピーディな造形ができます

短時間で造形が可能になり、生産性が向上します。

高速で動くヘッドの振動を抑える技術も搭載し、ハイスピードながら安定感のある造形ができます。

■選定条件
アジリスタ[キーエンス]……2023年7月19日、Googleで「3Dプリンター 高精細」と検索して表示された50万円以上500万円未満の製品のうち、インクジェット方式を採用し、積層ピッチが最小の製品として選出
Mark Two[Markforged]……2023年7月19日、Googleで「3Dプリンター 強度」と検索して表示された50万円以上500万円未満の製品のうち、カーボン素材を使用できるもので、唯一、熱溶解積層方式+連続フィラメント方式を採用している製品として選出
G-ZERO[グーテンベルク]……2023年7月19日、Googleで「3Dプリンター 高速」と検索して表示された50万円以上500万円未満の製品のうち、造形速度が最速の製品として選出しました。