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3Dプリンティングはどれくらい速くなりますか？
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、常に残る疑問は、どれだけのスピードで実現できるのかということです。 3Dプリンターが実際に動いているのを見ていると、まるで極限の忍耐力の試練のように感じてしまうこともありますが、実際には、新しい材料、ソフトウェア、そして機械のおかげで、プリンターの速度は日々向上しています。この記事では、高速プリント時間に影響を与える様々な要因を徹底的に分析します。どの3Dプリント方式が最も高速なのか、材料が速度に与える影響、そしてプリンターの効率を急速に向上させている最新のイノベーション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クリエイターの方から、生産量の増加を目指す企業の方まで、この記事は現代の3Dプリントの高速プリント機能に関する有益な洞察を提供してくれるでしょう。
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重ねていく速度を表します。ミリメートル/秒やインチ/秒といった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 印刷するのにかかる全体的な時間です。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備えた3Dプリンター より大きく、より精細なモデルの場合、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の場合、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) やシェル (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 - 定番の主力製品
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、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機種によって大きく異なります。平均的な趣味用のFDMプリンターは最大60～100mm/秒程度ですが、ハイエンドの産業用プリンターでは最大200mm/秒に達するものもあります。詳しくは、こちら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
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、高出力レーザーを用いてポリマー粉末の微粒子を層ごとに融合させ、固体形状を形成します。この技術は、産業用途や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。レーザーでトレースする代わりに、プロジェクターを使ってマスクを通して層全体のパターンを一度に高速で照射します。
印刷速度: 100〜1000mm/時以上 うわー！
層全体を同時に硬化できる能力により、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ものの 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速度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（厚み）が重要な要素となります。粘度の高い樹脂は、基本的に印刷物を汚し、高速印刷を妨げます。
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と、強度や耐熱性などの高性能特性を兼ね備えた完璧なバランスを実現した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の開発に向けた最先端の研究が行われています。
加速粉末
粉末に関しては、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） 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、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製造しながら驚異的な速度で印刷できます。
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プリンターにおいて今もなお主力製品です。そして、この分野でも革新的な新しいフィラメント組成が、より高速な印刷速度の実現に注力しています。
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は多いですが、適切な材料は、あらゆる 3D 印刷技術の真の速度潜在能力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迅速な印刷を実現
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。これは、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するプロセスです。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- 単一の印刷内でレイヤーの高さとプロパティを動的に変更することにより、スライサーは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- より強力な処理能力により、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基板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、計算速度が向上し、プリンターの動作がスムーズになります。
- コレクシーキネマティクス- 3Dプリンターなど
Q1 Pro CoreXY を使用すると、標準的な直交座標設定に比べて、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、方向転換を行うことができます。
- 暖房性能- より速い加熱および冷却サイクル向け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- 一部の新しいプリンターでは、ワイヤレス接続やオンボード コントロールが提供されており、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が解消されます。
の進歩は 3Dプリント材料 コアテクノロジーに注目が集まる一方で、あらゆる細かい動作や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、驚異的な高速プリントを実現する上で不可欠です。これらの領域を段階的に最適化することで、速度のメリットを複合的に生み出すことができます。
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、純粋な速度と全体的な品質の間にトレードオフの関係があります。印刷速度を上げすぎると、ディテールの損失、表面の荒れ、さらには 印刷失敗。
しかし、どちらか一方を選ぶ必要がある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ご紹介します。
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造形データを活用することで、専門家は、必須の品質要件を損なうことなく、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
生産工程のような場合、各コンポーネントの品質優先度が特定されます。完璧な仕上がりを必要としない内部構造には超高速処理を使用し、外部の表面やディテールには中程度の設定を維持するといった具合です。
よりスマートな検証
メーカーは経験を積むことで、細部まで徹底的に分析するのではなく、効率的な印刷品質検証方法を習得します。自動表面スキャンやターゲットテストといった技術は、最高速度でもすべてが良好であることを確認するのに役立ちます。
あらゆる3Dプリントにおいて、速度と品質のバランスをとるための単一の設定は存在しません。しかし、適切なツールと培ってきた専門知識を活用することで、メーカーは3Dプリントの真のスピードの可能性を引き出すことができます。 品質を損なうことなく積層造形を実現 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。最新の技術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プリントは高速であるだけでなく、ディテールと耐久性において最高水準を満たすことができます。常に新しい高速化技術を探求し、常に時代の先を行くようにしましょう！
