3D プリント プリンターはどのように動作するのですか?
3D プリントとは何ですか?
3D プリントでは、特殊な機器を使用して、デジタル ファイルから固体の 3 次元オブジェクトを作成します。この手法は、チャールズ W. ハルがこのプロセスを発明し、最初の 3D プリント部品を作成した 1980 年代から行われてきました。それ以来、3D プリンティングの分野は飛躍的に成長し、無数の可能性を秘めています。
3D プリントの概要
3D プリントは、コンピューター支援設計 (CAD) を使用してオブジェクトをレイヤーごとに作成するプロセスです。3D プリンティングは製造業や自動車産業で一般的に使用されており、3D プリンターを使用してツールや部品が製造されます。
3D プリンティングの機能が成長し続けるにつれて、その価値も高まり、2029 年までに 3D プリンティング業界の価値は 840 億ドルに達すると推定されています。この成長は、私たちが 3D プリントで作られた製品、さらには住宅や建物と関わることになることを意味します。
3D プリンティングはヘルスケア業界にも衝撃を与えています。2020 年、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）のパンデミックが病院を圧倒し、個人用保護具の必要性が高まりました。多くの医療施設は、スタッフに必要な保護具や人工呼吸器を修理する部品を提供するために 3D プリンティングに注目しました。大企業、新興企業、さらには 3D プリンターを持った高校生が立ち上がり、呼びかけに応じました。3D プリンティングは、PPE や医療機器の製造方法を変えるだけでなく、補綴物やインプラントの合理化も実現します。
3D プリントは必ずしも新しいものではありませんが、3D プリントとは何なのか、どのように機能するのか疑問に思っている人もいます。ここでは 3D プリントを理解するためのガイドを示します。
3D プリンターとは何ですか?
つまり、3D プリンターは CAD を使用して、溶融プラスチックや粉末などのさまざまな材料から 3D オブジェクトを作成します。3D プリンターには、机の上に置ける機器から 3D プリント住宅の製造に使用される大型の建築モデルに至るまで、さまざまな形状やサイズがあります。3D プリンターには主に 3 つのタイプがあり、それぞれ若干異なる方法が使用されます。
3Dプリンターの種類
光造形 (SLA) プリンターには、液体樹脂をプラスチックに形成するレーザーが装備されています。
選択的レーザー焼結 (SLS プリンター) には、ポリマー粉末の粒子をすでに固体の構造に焼結するレーザーが搭載されています。
熱溶解積層モデリング (FDM プリンタ) が最も一般的です。これらのプリンターは熱可塑性フィラメントを放出し、ホット ノズルを通して溶かしてオブジェクトを層ごとに形成します。
3D プリンターは、SF ドラマに出てくる魔法の箱のようなものではありません。むしろ、このプリンタは、従来の 2D インクジェット プリンタとある程度似た動作をしますが、レイヤー化手法を使用して目的のオブジェクトを作成します。オブジェクトが思い描いたものとまったく同じになるまで、基礎から作業を繰り返し、層を重ねていきます。
3D プリンターが未来にとって重要なのはなぜですか?&注意;
3D プリンターの柔軟性、精度、速度により、3D プリンターは将来の製造業にとって有望なツールとなっています。現在、多くの 3D プリンターは、いわゆるラピッド プロトタイピングに使用されています。
現在、世界中の企業が 3D プリンターを採用し、研究開発に数か月の時間と数百万ドルを浪費することなく、数時間でプロトタイプを作成しています。実際、一部の企業は、3D プリンタを使用すると、プロトタイピング プロセスが通常の研究開発プロセスに比べて 10 倍速くなり、5 倍安くなると主張しています。
3D プリンターは、事実上ほぼすべての業界で役割を果たすことができます。プロトタイピングに使用されているだけではありません。多くの 3D プリンターが完成品の印刷を担当しています。実際、建設業界はこの未来的な印刷方法を使用して、完成した住宅を印刷しています。世界中の学校が 3D プリンターを使用して、立体的な恐竜の骨やロボット工学の部品を印刷することで、教室での実践的な学習を実現しています。3D プリント技術の柔軟性と適応性は、あらゆる業界にとって大きな変革をもたらします。
3D プリントできるものは何ですか?
3D プリンターは、何を印刷できるかについて非常に柔軟です。たとえば、プラスチックを使用してサングラスなどの硬い素材を印刷できます。また、ゴムとプラスチックのハイブリッド粉末を使用して、電話ケースや自転車のハンドルなどの柔軟なオブジェクトを作成することもできます。一部の 3D プリンターは、炭素繊維や金属粉末を使用して非常に強力な工業製品を印刷する機能も備えています。3D プリントが使用される一般的な用途をいくつか紹介します。
ラピッドプロトタイピングとラピッドマニュファクチャリング
3D プリンティングは、企業に低リスク、低コスト、迅速なプロトタイプの製造方法を提供し、高価なモデルや専用ツールを必要とせずに新製品の効率をテストし、開発を強化できるようにします。さらに一歩進んで、多くの業界の企業が 3D プリンティングを利用して迅速な製造を実現し、小ロット生産時のコスト削減や印刷時間の短縮を可能にしています。&注意;
機能部品
3D プリントは時間の経過とともにより機能的かつ正確になり、独自の部品やアクセスできない部品を作成および取得できるようになり、予定通りに製品を製造できるようになりました。さらに、機械やデバイスは時間の経過とともに摩耗し、迅速な修理が必要になる場合がありますが、3D プリントは合理的なソリューションを生み出します。
ツール
機能部品と同様に、ツールも時間の経過とともに磨耗し、アクセスできなくなったり、時代遅れになったり、交換に高価になったりすることがあります。3D プリントを使用すると、耐久性と再利用性が高く、複数の用途に合わせてツールを簡単に製造および交換できます。
モデル
3D プリンティングはすべての製造形態を置き換えることはできませんが、コンセプトを 3D で視覚化するためのモデルを作成するための安価なソリューションとなります。消費者向け製品のビジュアライゼーションから建築モデル、医療モデル、教育ツールまで。3D プリンティングのコストが低下し、より利用しやすくなるにつれて、3D プリンティングはモデリング アプリケーションに新たな扉を開きつつあります。
