粉体焼結・結合3Dプリンターのメリットと特徴について

こちらの記事では、業務用プリンターのうち粉体焼結・結合という方式について解説。切削や金型では実現が難しかった複雑な形状であっても、粉体焼結・結合方式であれば高強度かつスピーディーな造形を行うことができます。

粉体焼結・結合3Dプリンターとは？

「粉体焼結・結合」とは、敷き詰めた樹脂の粉末材料に対し、レーザーや結合剤などを用いることによって層状に焼き固めていく造形方式の総称です。例えば、SLS（選択的レーザー焼結法）やSAF、MJFなどさまざまな種類があり、それぞれ熱源やアプローチが異なっています。材料としては、主にナイロン（PA12など）といった高い強度を持つエンジニアリングプラスチックが使用されています。

こちらの方式では、未焼結の粉末が造形物を支える役割を果たすことが特徴のひとつとなっています。そのため、光造形やFDMで使用されるようなサポート材は不要です。

粉体焼結・結合3Dプリンターの主なメリット

ここでは、粉体焼結・結合3Dプリンターの導入によって期待できる主なメリットについて紹介していきます。さまざまなメリットがありますので、導入を検討されている方はぜひ参考にしてください。

• 設計の自由度向上
  サポート材が不要であることから、中空構造や複雑なラティス（格子）構造など、従来の工法では不可能だった形状でも制限なく設計・造形できる
• 実製品レベルの強度を実現可能
  ナイロン樹脂などを使用することによって、機能評価試験や実機テストにもそのまま耐えられる、衝撃や曲げに強い頑丈な部品を作成可能
• 高い生産効率
  造形エリア内に部品を三次元的に重ねて配置（ネスティング）できる点から、一度に多数のパーツを効率良く製造可能。生産効率の向上が期待できる

粉体焼結・結合3Dプリンターの留意点とデメリット

上記の通りさまざまなメリットがありますが、その反面注意したい点やデメリットと感じる可能性がある点も存在します。どのような点に注意することが必要なのかをあらかじめ確認しておくことがおすすめです。

• 導入および維持コスト
  本体価格が高額となっている点に加えて、粉末回収機やブラスト処理機（粉落とし）などの周辺設備にも初期投資が必要。また、設置スペースを用意する必要がある
• 表面の質感（ザラつき）
  粉末を焼き固めるという原理を採用しているため、出来上がったものの表面が梨地のようなザラザラとした仕上がりとなる。滑らかさが必要な場合は研磨加工を行う必要がある
• 粉末材料の取り扱い
  微細な粉塵を扱う点に注意。適切な換気設備を導入する、防塵マスクを着用するといったように、安全管理への配慮が欠かせない（専用作業ルームや局所排気設備を設けることが一般的）

粉体焼結・結合3Dプリンターの利用シーン

こちらの方式は、設計開発を行う現場において「形状確認」を超えた場面で活躍します。

また、生産ライン用の軽量なカスタム治具を内製化することによって、業務効率の改善につながることも期待できます。金型を作成する必要がなく、数十個から数百個規模の製品を必要なタイミングで必要な分製造できる「オンデマンド生産」を行えます。

また、自動車や航空宇宙産業、産業ロボットといったように、高い強度と軽量化が必要な部品の最終製造への適用も考えられます。

設計の自由度を高め、高い生産効率が期待できる

粉体焼結・結合3Dプリンターは、設計の自由度を高め、実際の製品に匹敵する部品を作り出すことができる強力なツールです。本体が高額であることから設備投資に費用がかかる点、微細な粉塵を扱うため環境を整える必要があるなどの留意点はありますが、小ロット量産・カスタム部品を短い納期で製造するといったように、導入することによってさまざまな効果が期待できます。