3D プリントの速度はどれくらいですか?
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3D プリント技術は私たちのモノづくりの方法を根本から変えましたが、常に疑問になるのは、どれくらいのスピードで作れるのかということです。 3D プリンターの動作を見ていると、極度の忍耐力の試練のように感じることがありますが、実際には、新しい素材、ソフトウェア、機械のおかげで、プリンターの速度は日々速くなっています。この記事では、スピードが求められる印刷時間に影響を与えるさまざまな要因をすべて分析します。どの 3D 印刷方法が最も速いか、素材が速度に与える影響、プリンターの効率を急速に高める最新の技術革新について見ていきます。草が生えるのを見るのにうんざりしている趣味の製作者でも、生産量を増やしたいと考えている企業でも、最新の 3D 印刷のスピードが求められる機能について役立つ洞察が得られます。
3D プリントにおける「高速」とは実際には何を意味するのでしょうか?
高速 3D プリントについて話すとき、いくつかの重要な速度指標があります。
- 印刷速度- これは、プリンターが材料を層ごとに配置できる速度を指します。ミリメートル/秒やインチ/秒などの単位で測定されます。
- 合計印刷時間- これは、オブジェクト全体を最初から最後まで完全に 3D プリントするのにかかる全体的な時間です。これは、印刷速度だけでなく、モデルのサイズ、解像度の設定などにも依存します。
それで、 非常に高速な印刷速度を持つ3Dプリンター より大きく、より詳細なモデルの場合、全体の印刷時間は長くなる可能性があります。これらの速度要因の両方を念頭に置くことが重要です。
3Dプリントの速度に影響を与える要因
3D プリント ジョブの速度に影響を与える重要な変数がいくつかあります。
- プリンタータイプ- たとえば、SLA や DLP などの一部の 3D 印刷技術は、本質的に FDM/FFF よりも高速です。
- 材料- 使用するプラスチック、樹脂、粉末などの種類によって、品質を維持しながら印刷速度を速くしたり遅くしたりできます。
- モデルの複雑さ- オーバーハングやサポートなどがあるより複雑な形状では、詳細を保持して失敗を防ぐために、印刷速度を遅くする必要があります。
- 解決- 解像度が高いほど、レイヤーが細かくなり、詳細が小さくなるため、印刷速度が遅くなります。
- インフィルとシェル- 充填材（内部）とシェル（外壁）が多いモデルは、印刷に時間がかかります。
特定のモデルのこれらの主要な変数と設定により、ユーザーはニーズに合った速度と品質の適切なバランスを見つけることができます。
さまざまな 3D 印刷技術の速度はどれくらいですか?
FDM/FFF - クラシックな主力製品
最も一般的で手頃な価格の 3Dプリント方法は熱溶解積層法（FDM）と呼ばれます または、熱溶解積層法（FFF）。プラスチックフィラメントを溶かして層ごとに印刷する方式です。
印刷速度: 通常約20～200 mm/s
FDM プリンターの速度は、マシンによって大きく異なります。平均すると、趣味用の FDM プリンターの最高速度は 60 ～ 100 mm/s 程度ですが、一部のハイエンドの産業用プリンターでは 200 mm/s まで達します。詳細については、このブログをご覧ください。 趣味用3Dプリンターと産業用3Dプリンターの違い。
驚くべきことに、 QIDIテックQ1プロ 趣味に優しい価格で最大 600 mm/s の印刷速度を実現できます。
SLA - 高速で高解像度
レーザーを使用して液体樹脂を固体層に硬化させ、 ステレオリソグラフィー（SLA）印刷 精密なディテールと滑らかな表面仕上げで知られています。
印刷速度: 通常20～500 mm/時
ほとんどの消費者向け SLA プリンターは、100 ～ 300 mm/時の範囲に収まります。一部の高度な SLA プリンターはさらに高速化を実現し、このテクノロジーの可能性の限界を押し広げます。
SLS - 工業的に丈夫な印刷
選択的レーザー焼結法 (SLS) では、高出力レーザーがポリマー粉末の微粒子を層ごとに融合して固体を形成します。これは工業および製造用途で非常に人気があります。
印刷速度: 最大約30mm/時
SLS 印刷は、各粉末層が完全に融合するまでに時間がかかるため、通常は最大で約 30 mm/時と、遅くなる傾向があります。
DLP - 高速樹脂印刷
SLAと同様に、 デジタル光処理（DLP） 光を使って樹脂を硬化させます。ただし、レーザーでトレースする代わりに、プロジェクターを使用して、マスクを通して一度に層パターン全体を高速でフラッシュします。
印刷速度: 100〜1000mm/時超 うわー！
層全体を同時に硬化できるこの機能により、DLP は現在入手可能な消費者向け樹脂印刷技術の中で最も高速な技術の 1 つとなっています。
もちろん、3D プリント方法を選択する際に考慮すべき要素は、詳細、材料特性、速度だけではありません。
材料が3Dプリント時間に与える影響
3D プリント技術自体がスピードに大きな役割を果たすため、真に迅速な生産を可能にするには材料の革新も重要です。
ニード・フォー・スピード レジン
SLA や DLP などのバット重合印刷方式では、樹脂の粘度 (厚さ) が重要な要素となります。粘度の高い樹脂は基本的に動作を妨げ、高速印刷を制限します。
この課題を克服するために、革新的な企業は、高速印刷を可能にする低粘度でありながら、強度や耐熱性などの高性能特性も実現するという完璧なバランスを実現する新しいハイブリッド樹脂を開発しました。
さらに、3D プリントの速度を前例のないレベルまで最大化し、驚くほど速い生産時間を可能にするために特別に設計された超低粘度樹脂を開発するための最先端の研究が行われています。
加速粉末
粉末分野では、新しい材料が次のような技術を推進しています。 マルチジェット核融合（MJF） そして、SLS は産業用積層造形における驚異的なスピード領域に到達しました。
これらの新しい粉末床融合材料は、驚異的な速度で印刷できると同時に、自動車、航空宇宙、医療製造などの要求の厳しい用途向けに耐久性のある高解像度の部品を生産できます。
プラグアンドプレイ用プラスチック
古き良きプラスチック フィラメントは、デスクトップ FDM/FFF プリンターの主力製品として今も使われています。そしてここでも、革新的な新しいフィラメント組成は、印刷速度の向上に重点を置いています。
加熱/冷却時間が短い超低温熱可塑性プラスチックから、強度を犠牲にすることなく印刷速度を向上させる特殊複合材まで。
過小評価されることも多いですが、適切な材料は、あらゆる 3D 印刷技術の真の速度の可能性を引き出すために絶対に不可欠です。
ソフトウェアとハードウェアのアップグレードが3Dプリントを加速させる方法
よりスマートなスライスで高速印刷
3D モデルを印刷する前に、「スライシング」と呼ばれるプロセスを経る必要があります。このプロセスでは、専用のソフトウェアが 3D ファイルをプリンター用に準備します。スライシング アルゴリズムは、全体的な印刷時間に大きな影響を与えます。
- 効率的な旅行 - Cura や ideaMaker などの高度なスライサーはモデルを分析してプリンターの移動動作を最適化し、時間を無駄にする冗長な動作を回避します。
- 適応型レイヤリング- スライサーは、1 回の印刷内でレイヤーの高さとプロパティを動的に変化させることにより、可能な限り最高速度を維持しながら品質を最大限に高めることができます。
- クイック計算- より強力な処理により、非常に複雑なモデルでもスライス計算を迅速に完了できます。
ハードウェア ニード・フォー・スピード
最新のコンピューターやスマートフォンのプロセッサにより動作がよりスムーズかつ高速になるのと同様に、3D プリンターのハードウェア コンポーネントのアップグレードによっても速度が大幅に向上します。
- 強力なコントロールボード- プリンターのメイン制御ボードはプリンターの頭脳として機能します。プロセッサが高速化すれば、計算が高速化し、プリンターの動きがスムーズになります。
- コレクシーキネマティクス- CoreXY を使用する Q1 Pro などの 3D プリンターは、標準的な直交座標設定と比較して、より高い移動速度と加速度を実現できます。
- アップグレードされたステッパー- より強力なステッピング モーターまたはリニア レールを使用すると、プリンターはステップを逃すことなく、迅速に起動、停止、方向転換できます。
- 暖房性能- より速い加熱および冷却サイクルに最適化されたホットエンドと加熱ベッドにより、待機時間が短縮されます。
- テザーレス印刷- 新しいプリンターの中には、ワイヤレス接続やオンボード コントロールを提供するものもあり、ケーブル経由の低速データ転送による潜在的な速度ボトルネックを解消します。
進歩が進む一方で 3Dプリント材料 コアテクノロジーが注目を集めていますが、すべての細かい動作とプロセスを処理するハードウェアコンポーネントとソフトウェアアルゴリズムも、非常に高速な印刷時間を実現するために重要です。これらの領域を段階的に最適化するだけでも、複合的な速度の利点が得られます。
品質を犠牲にせずにスピードを実現できますか?
3Dプリントでは、通常、純粋な速度と全体的な品質の間にトレードオフがあります。印刷速度を速すぎると、ディテールの損失、表面の荒れ、さらには 印刷の失敗。
しかし、どちらか一方を選ばなければならないというわけではありません。ここでは、速度と品質のバランスを慎重に取るための戦略を紹介します。
スイートスポットを見つける
シミュレーション ソフトウェアと過去の印刷データを使用することで、専門家は、必須の品質要件を犠牲にすることなく、モデルのどの部分で速度を上げることができるかを正確に分析できます。これにより、速度が求められるスイート スポットに合わせて設定を完璧に最適化できます。
重要なことを優先する
生産工程などでは、各コンポーネントの品質の優先順位が特定されます。完璧に見える必要のない内部構造には超高速を使用し、外部の表面や細部には中程度の設定を維持する場合があります。
よりスマートな検証
経験を積むと、メーカーは、1 平方インチごとに過度に分析するのではなく、印刷品質を検証する効率的な方法を習得します。自動表面スキャンやターゲット テストなどの技術は、最高速度ですべてが良好に見えることを確認するのに役立ちます。
3Dプリントの速度と品質のバランスをとるための単一の設定はありません。しかし、適切なツールと苦労して得た専門知識を活用することで、メーカーは3Dプリントの真の速度の可能性を引き出すことができます。 品質を犠牲にすることなく付加製造 最も重要なところ。
品質を犠牲にすることなく 3D プリントのスピードを実現!
材料、ソフトウェア、ハードウェアの進歩により、プリンターは品質を損なうことなく、これまでにない速度を実現できるようになりました。最新のテクノロジーと最適化されたプロセスに関する専門知識を活用することで、3D プリントが高速になるだけでなく、ディテールと耐久性の最高基準を満たすことも保証できます。常に新しいスピード向上技術を探求して、常に先を行きましょう。