最も初期の実用的なものの一つとして3Dプリンティング技術、光造形は、1986年にチャールズハルによって開発されて以来、多くの分野でその巨大な応用の可能性を実証してきました。この技術は、レーザー光線を用いて液体感光性樹脂を照射して固化させることで、層ごとに立体的な存在を構築します。では、光造形にはどのような材料が使われているのでしょうか?ザLSチーム光造形技術に関する物質的な知識の海に誰もが連れて行き、それを見つけます。今日から学び始めましょう!
光造形にはどのような材料が使われていますか?
光造形は、主に以下の材料を使用します。
- 光硬化型アクリル樹脂:これは、光造形で最も一般的に使用される材料の1つであり、高い透明性と速い硬化速度という利点があります。透明なモデルを作ることができ、ご要望に応じて、プロトタイプの内部を検査するためのボディを透明な樹脂で作ることができます。ただし、加工された樹脂は通常半透明であり、ポストプロセッシング透明にするための研磨やコーティングなど。
- エポキシ樹脂:エポキシ樹脂は、光造形でも一般的に使用される材料です.通常、カチオン性開始剤と組み合わされて、純粋なカチオン性感光性樹脂を形成します。この樹脂は、低粘度、優れた耐候性、低硬化収縮、高架橋密度、高反応性などの利点があるため、高精度な部品を製造できます。
- 液晶/光硬化型樹脂:液晶と光硬化性樹脂の特性を組み合わせた特定の処方で配合された樹脂です。この樹脂は、樹脂内の既存の液晶形態の正確な変調を達成でき、液晶の配向は、モノマーまたはアクリレート基を持つプレポリマーの指向性重合によって制御できます。この樹脂で印刷されたオブジェクトは、多くの場合、より優れた引張りを持っています。ベンディング市販の樹脂で作成されたオブジェクトよりも衝撃特性。
- ポリウレタンエラストマー:ポリウレタンエラストマーは、その優れた弾力性、強度、靭性、ならびに良好な生体適合性および血液適合性のために、ステレオリソグラフィーにも使用されています。光硬化型3Dプリンティング技術により、高機能ポリウレタンエラストマーの高精度成形が可能となります。
- 歯科用および医療用レジン:これらの樹脂は、医療および歯科用途向けに設計されており、生体適合性と精度を備えています。歯科用模型やサージカルガイドなどの医療機器の製造によく使用されます。
SLA樹脂の化学成分は何ですか?
ザSLA樹脂の化学組成主に次の部分が含まれています。
1.フォトポリマー
フォトポリマーは、SLA樹脂のコアコンポーネントです、そして彼らは紫外線に非常に敏感です。紫外線の照射下で、フォトポリマーは急速に重合反応を起こし、液体状態から固体状態に変化し、それによって3Dプリントされた固体構造を形成することができます。
2.アクリル・エポキシ樹脂
アクリレートとエポキシ樹脂は、SLA樹脂の一般的な化学塩基です。
- アクリレート:アクリル酸樹脂は、優れた感光性と硬化速度を備えており、の重要な成分ですSLA樹脂.通常、透明度が高く、粘度が低いため、紫外線の透過や樹脂の流れに有益です。ただし、アクリル樹脂は硬化プロセス中にある程度の収縮が発生する場合があり、プリント部品の精度と寸法安定性に影響を与える可能性があります。
- エポキシ樹脂:エポキシ樹脂は、優れた機械的特性と化学的安定性を備えており、SLA樹脂のもう一つの重要な基本成分です。それらは通常、高い強度と硬度、および優れた耐候性と耐薬品性を備えています。SLA樹脂では、エポキシ樹脂を導入することで、印刷部品の性能をさらに向上させることができます。
3. 添加剤
SLA樹脂の性能を向上させるために、様々な添加剤は、特定のアプリケーションのニーズを満たすためによく追加されます.これらの添加剤には、次のものが含まれます。
- 顔料:レジンの発色性を高め、プリントしたパーツが希望の色になるようにします。
- 強化剤:樹脂の靭性と耐衝撃性を向上させ、印刷部品の耐久性を高めるために使用されます。強化剤を添加すると、硬化プロセス中の樹脂の亀裂や破損を効果的に減らすことができます。
- 耐熱剤:樹脂の熱安定性と熱変形温度を改善するために使用されるため、高温環境での用途に適しています。耐熱剤を添加することで、印刷した部品を高温でも安定した性能を維持することができます。
- 低収縮添加剤:硬化過程での樹脂の収縮を抑え、プリント部品の精度と寸法安定性を向上させるために使用されます。低収縮添加剤は、硬化後の樹脂の内部応力と変形を効果的に低減できます。
SLA樹脂の材料特性を教えてください。
ザSLA樹脂の材料特性主に次の点を含めます。
- 高精度:SLA樹脂でプリントしたパーツは、解像度と精度が極めて高く、非常に細かいディテールと質感を見せます。
滑らかな表面:硬化したSLA樹脂部品は表面が滑らかで、その後の処理なしで優れた視覚効果と触感を実現できます。 - 高い機械的強度:SLA樹脂は、高い引張強度と圧縮強度を備えており、特定の外力と圧力に耐えることができます。
- 高度にカスタマイズ可能:SLA樹脂の配合は、特定のニーズに応じて調整できます。印刷材料のカスタマイズさまざまな特性(硬度、靭性、耐熱性など)を備えています。
- 良好な寸法安定性:SLA樹脂は硬化過程での収縮率が低いため、プリントした部品の寸法安定性が高く、精度も高いです。
- 良好な加工性:SLA樹脂は加工が容易で、レーザーやデジタルプロジェクターで層ごとに固化できるため、様々な複雑な形状の印刷に適しています。
SLA樹脂はFDMやSLS材料と比べてどうですか?
FDMおよびSLS材料と比較して、SLA樹脂はそれぞれ独自の特性と利点があります。以下は、3つの詳細な比較です。
物性・材料 | SLA樹脂 | FDMの | SLSの |
---|---|---|---|
印刷原理 | 紫外線レーザー光線が感光性樹脂を照射し、液状感光性樹脂を急速に硬化させます | 加熱されたノズルが熱可塑性材料を溶かし、層ごとに押し出します | 粉末材料のレーザー焼結、層ごとに焼結してソリッドモデルを形成する |
印刷精度 | 非常に高く、層の厚さは0.025mmまで小さくすることができます | ミディアム、層の厚さは通常0.1mmから0.4mmの間です | 適度に、層の厚さは一般に0.1mmから0.2mmの間です |
表面 | 滑らかで繊細、優れたディテール | 明らかな縞模様と階段の効果があります | 粉末の粒子サイズと焼結プロセスによっては、後処理が必要になる場合があります |
構造強度 | 壊れやすいかもしれませんが、後処理を強化することができます | 成形軸の直交方向に沿った強度が弱い | 通常、機械的特性が良好です |
材料費 | それは高く、いくつかの特別な樹脂は高価です | 比較的低く、主にABS、PLAなどのワイヤーを使用しています | 選択した粉末の種類によっては、生産規模と材料利用に応じて、全体的なコストが削減される場合があります |
印刷速度 | 高速であり、特に高精度で小型モデルの迅速な生産に適しています | 中規模、小規模から中規模の生産およびプロトタイピングに適しています | 各層がレーザー焼結および冷却プロセスを経る必要があるため、比較的遅い |
材料の種類 | 主に液状感光性樹脂で、タイプは比較的単一です | 熱可塑性材料には、PC、ABS、ナイロンなど、さまざまな種類があります | ナイロン、ポリカーボネート、セラミック、金属、その他多くの粉末を含む粉末材料 |
支持構造 | 支持構造を設計し、製造する必要があります | 支持構造を設計し、製造する必要があります | 支持構造は必要なく、粉体材料は自然に支持されます |
アプリケーション分野 | ジュエリー、医療、歯科、航空宇宙などの高精度モデル作成 | 教育、ラピッドプロトタイピング、製造など | 自動車、航空宇宙、医療用インプラントなど、高強度で複雑な構造を必要とする部品 |
SLA材料の用途は何ですか?
SLA素材(光造形材料)は、高精度、高表面品質、優れたディテール表現能力を備えているため、多くの分野で広く使用されています。SLA材料の主な用途は次のとおりです。
- 医療業界では、SLA技術は、高精度の医療機器のプリントに広く使用されています歯科用金型、サージカルガイド、歯科修復物、デジタル義歯などのモデル。これらのモデルは、術前計画、教育活動、および患者ケアにおいて重要な役割を果たします。
- インダストリアルデザインの分野では、SLA印刷技術がラピッドプロトタイプの作成によく使用され、設計者はデザインソリューションが実現可能であることを迅速に検証できます。これにより、製品開発時間を短縮し、生産コストを削減し、製品の全体的な品質を向上させることができます。
- 芸術的創造の面では、アーティストはSLAテクノロジーを使用して、彫刻やジュエリーなどの複雑で詳細な芸術作品の両方を作成できます。SLA印刷技術の高精度と細部の優れた表現により、これらの芸術作品は高い美的価値を持つだけでなく、高い芸術的価値も持っています。
- 建築設計の分野では、SLAテクノロジーを建築設計の印刷モデルに適用できるため、建築家は設計哲学をより深く提示し、クライアントや建設チームと効果的にコミュニケーションをとることができます。これらのモデルは、外観が非常に正確でリアルであるだけでなく、建設プロジェクトの成功確率を高め、顧客満足度を高めるのにも効果的です。
- の自動車製造業では、SLA技術が広く利用されており、自動車部品の製造用サンプルの印刷、エンジンフードの内装部品などこれらのアプリケーションでは、複雑な製品組立システムを形成するために、さまざまなサイズ、形状、材料、構造の部品を統合して組み立てる必要があります。これにより、自動車メーカーは製品開発の際に、部品の適合性や機能性能を迅速に確認することができます。
- 航空宇宙分野では、SLA技術は、複雑な組立部品の製造に広く使用されています風洞実験モデル。これらのコンポーネントは、航空宇宙車両の設計と製造において重要な役割を果たし、航空機の全体的な性能と安全性の向上に役立ちます。
SLA印刷に適した素材の選び方は?
いつSLA印刷材料の選択、材料性能、コスト、加工性、環境保護、特定のアプリケーション要件など、複数の要素を考慮する必要があります。材料が異なれば、長所、短所、適用範囲も異なるため、特定の状況に応じて計量し、選択する必要があります。
さらに、材料の保管と取り扱いの要件にも注意を払う必要があります。SLA印刷材料は通常、光、温度、湿度に敏感であるため、材料の劣化や印刷品質への影響を避けるために、適切に保管および取り扱う必要があります。
概要
高精度で高効率の3D印刷技術として、光造形は、プロトタイプ製造、複雑構造製造、およびカスタマイズ生産の分野で幅広い応用の見通しがあります。適切な選択印刷材料は、高品質な印刷を実現するための鍵のひとつです。さまざまな材料の特性と適用性を理解することで、SLAテクノロジーをより有効に活用して、さまざまなアプリケーションニーズを満たすことができます。技術の継続的な進歩と新素材の出現により、SLAテクノロジーは将来より重要な役割を果たすと考えられています。
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よくあるご質問(FAQ)
1.光造形で使用される主な材料の種類は何ですか?
光造形は、主に光硬化性樹脂を印刷材料として使用します。これらの樹脂は、紫外線やレーザーを照射して重合反応を起こすため、液体から固体への迅速な固化を実現します。具体的には、SLA技術で一般的に使用される材料には、光硬化型アクリル樹脂、エポキシ樹脂などがあります。
2.In 光硬化型樹脂以外にも、光造形は可能ですか?
はい、光硬化性樹脂に加えて、光造形法は他の種類の材料も使用しようとすることができますが、これらの材料は通常、ある程度の光感受性を必要とします。例えば、ワックスの代用品として使用できるゴム状の材料や樹脂の中には、SLA印刷にも使用できるものがあります。ただし、これらの材料は比較的用途が狭く、特別な後処理プロセスが必要になる場合があります。
3.光硬化型樹脂の利点は何ですか?
光硬化性樹脂は、光造形においていくつかの利点を提供します。まず、硬化が早く、短時間で高精度な3次元構造を形成することができます。次に、光硬化性樹脂は成形性能とディテール表現能力に優れており、複雑で微細な構造を印刷することができます。また、光硬化型樹脂は強度・剛性も高く、一定の負荷に耐えなければならない部品の製造に適しています。
4.今後の光造形用材料の開発動向を教えてください。
材料の光造形の将来の開発動向は、環境保護、リサイクル性、およびバイオベースの材料の開発と応用にもっと注意を払うでしょう。環境保護に対する人々の意識が高まり、持続可能な開発の概念がますます普及するにつれて、環境に優しい原材料からますます多くのSLA印刷材料が準備されます。さらに、さまざまな分野の印刷材料の性能ニーズを満たすために、SLAテクノロジーは、高温耐性、耐摩耗性、電気伝導性、熱伝導性などの特殊機能を備えた新しい材料を開発し続けます。これらの新材料の出現により、SLA技術の応用分野と市場見通しがさらに拡大します。
資源
金属粉末射出成形部品の製造における光造形ラピッドツールの使用