光造形3DプリンターForm3レビュー【四角編:グレイレジン】

光造形3Dプリンターで、四角を3Dプリントすると
どうなるのか?

3Dプリントする四角の内容と使用するソフト

こちらが、今回3Dプリントをした四角(立方体)になります。

四角サイズ

25mm(縦)×25mm(横)×25mm(高さ)の立方体
こちらのサイズの四角(立方体)で検証をしていきます。

使用する光造形
Dプリンター

Form3高精細、滑らかな仕上がりが特徴の反転方式の光造形3Dプリンターです。

使用する3Dプリントソフトウェア

PreFormは、直観的に使えるForm3/Form3L専用ソフトウェアです。
プリント方向、サポート材の設定、レイアウトなどワンクリックで設定が可能。またサポート材1本単位から細かい設定も簡単にできます。プリント設定を簡単にできる優れた無料ソフトウェアです。

光造形3Dプリンター用材料

光造形3Dプリンター用の材料は、Form3専用スタンダードレジンのグレイレジンを使用します。

3Dプリンター用 硬質スタンダードレジン

硬質スタンダードレジンは、光造形3Dプリンターにおいて最も一般的に使用されるレジンです。多様な用途に対応できる汎用性が高く、プロトタイピングから模型、フィギュアまで幅広い分野で活用されています。このタイプのレジンは、適度な強度と耐久性を持っており、扱いやすさとコスト面でも手頃な価格であるため、初心者から熟練者まで幅広く利用されています。

3Dデータと3Dソフト

今回、ソフトウェアPreFormでプリントする球体の3Dデータは、Blender(ブレンター)を使用して作製しています。
※Blenderは、3Dモデリングができる統合3DCGソフトです。オープンソースソフトウェアとなっており、無償で提供されているため、誰でも公式サイトからダウンロードできます。

3Dプリントの方法

SLA方式とは、レジンタンクにたまった液体にビルドプラットフォームがつかり、下からレーザービームが照射されて一層ずつ積層されていく造形方法です。


サポート材を付けている球体が、反転方式の吊り下がった状態でプリントされているところ

そのため、すべての造形物が釣り下がった状態で積層されていきます。
特に球体はプリント方向がすべて同じなため、ビルドプラットフォームに直接造形物をつけることが出来ません。
注意点として、必ずサポート材を付けなくてはいけません。

サポート材の設定に関してはこの後説明していきます。

<検証1> サポート設定の違いによって造形の仕上がりがどこまで変わるのか?

光造形法で立方体を3Dプリントする場合に、サポート設定の違いが造形の仕上がりにどこまで影響するのかを比較検証していきます。Form3の専用ソフトウェアPreFormのサポート設定には方法がいくつかあります。

1.ワンクリックプリント

ワンクリックで、すべてのプリント設定を自動で行ってくれる機能
プリント方向、サポートの付け方を自動で設定

※自動設定では、立方体の下半分にサポート材が付いてしまっています。
立方体の向きがが斜めに配置されています。

2.手動プリント

手動ですべてのプリント設定を行う
できるだけサポート材を付けたく無い場合に手動でサポート材を設定できます

※ワンクリック設定で立方体の側面に付いていたサポート材を、手動でできるだけ減らしています。
造形の表面にサポート材跡の影響が出ないように、底面のみにサポート材がくるように立方体の向きを回転しています。

3.サポート設定なし

サポート設定をしないで、サポート材を付けずにプリントする
ビルドプラットフォームに直接造形してプリントをします(直付)

※サポート設定をしないで立方体を直接ビルドプラットフォームに配置しています。
※サポートを減らす場合の注意点 : サポートを下手に少なくすると造形物がビルドプラットフォームに張り付かずに落下する危険性が、あリます。

この3種類で、造形の仕上がりの影響にどのような変化が出るのかを検証していきます。

<検証2> 積層ピッチの違いによる造形表面の影響は出るのか?

積層ピッチの違いが、球体表面の滑らかさにどの程度影響を与えるのかを検証していきます。

積層ピッチは、樹脂の種類によって選択できるサイズが異なります。
今回使用する材料のグレイレジンの場合は、
160ミクロン、100ミクロン、50ミクロン、25ミクロンという4つの積層ピッチが選択可能です。
積層ピッチが小さくなる程、1層毎の厚みが薄くなり表面がより滑らかに仕上がります。
その分、プリントの積層レイヤー数、プリント時間、材料のボリュームが増えていきます。今回は、この4種類での造形表面の影響を検証していきます。

3Dプリントする四角のパターン

今回の検証内容をまとめると、次のようなパターンで四角を3Dプリントしていくことになります。
積層ピッチが、160ミクロン・100ミクロン・50ミクロン・25ミクロンで、各3パターンずつ3Dプリントしていきます。

パターン プリント方法 サポート方法
1 ワンクリック 下半分
2 手動 底面
3 直付け なし

四角の3Dプリント結果

積層ピッチ パターン プリント時間 レイヤー数 ボリューム Total材料コスト 1個あたりの材料コスト
160ミクロン 3パターン 1h51m 311層 54.83ml 3個=1,031円 1個=344円
100ミクロン 3パターン 3h9m 498層 54.74ml 3個=1,029円 1個=343円
50ミクロン 3パターン 5h30m 992層 54.91ml 3個=1,032円 1個=344円
25ミクロン 3パターン 12h30m 1980層 54.64ml 3個=1,027円 1個=342円
※1回のプリントで同時に、積層ピッチの同じ球体を3パターンプリントしています

積層ピッチの違いによって、プリント時間とレイヤーの層が大きく違ってきます。
他の造形の場合にも言えますが、プリントする造形の使用用途に合わせて、プリント時間、造形の精度、材料コストとのバランスもみてプリント設定を決めていく必要があります。
それでは、実際にプリントした四角の精度等を見ていきましょう。

<検証1> サポート設定の違いによって造形の仕上がりがどこまで変わるのか?

<結果>

積層ピッチの種類別にサポート設定の違いの結果を見ていきます。
3Dプリントする四角が全部で3パターンあります。
サポート設定は3種類で検証しています。表面の仕上がり、高精細、精度、サポート跡に注目して見ていきます。

積層ピッチ160ミクロン

表面の仕上がり
ワンクリックプリントと手動、直付の場合では、造形表面の仕上がりにはそこまで違いはなく、どれも一部のみ滑らかにプリントできていた。全体の表面の仕上がりは、積層跡の影響で少しザラザラしていた。

高精細・精度
・造形の精度は、どのパターンの設定でも造形に歪みが出てしまった。ワンクリックと手動のサポートを付けた場合は、特にサポート材を付けた面に影響が出てしまい変形した。直付の場合は、プリントの始まり部分にのみ影響が現れた。
・寸法で比較すると、ワンクリックと手動の場合は縦に0.3mm程のびてしまった。直付の場合は、逆に0.4mm程造形が縮んでしまった。
・立方体の角部分の精度は、ワンクリックと直付の場合は角がきれいに出ていた。手動で底面のみにサポート材を付けた場合は、角が緩い造形になってしまった。

サポート跡の影響
・サポート跡は手動の方が造形面への影響は少ないが目立つ。サポートが少ない分、支えが足りずに造形自体がワンクリック設定よりも変形してしまった。

ワンクリックプリント
手動プリント
直付プリント
※横から見た直付の場合。上部のプリント始まりの部分が広がってしまっている。
左から、直付、手動の場合
 ※右側の手動の場合、サポート材の面(下部)の造形が歪んでいる

積層ピッチ100ミクロン

表面の仕上がり
ワンクリックプリントと手動、直付の場合では、造形表面の仕上がりにはそこまで大きな違いはなく、どれも一部のみ滑らかにプリントできていた。全体の表面の仕上がりは、さらさらしていてきれい。

高精細・精度
・造形の精度は、どのパターンの設定でも造形に歪みが出てしまった。ワンクリックと手動のサポートを付けた場合は、特にサポート材を付けた面に影響が出てしまい変形した。直付の場合は、プリントの始まり部分にのみ影響が現れた。
・寸法で比較すると、ワンクリックは縦に0.3mm程のびてしまった。手動は、縦に0.7mm、横に0.1mm程のびた。直付は、横に0.2mmのびてしまったが、縦はほぼ寸法通りにプリントできた。
・立方体の角部分の精度は、ワンクリックと直付の場合は角が鋭くきれいに出ていた。手動で底面のみにサポート材を付けた場合は角が緩い造形になってしまった。

サポート跡の影響
・サポート跡は手動の方が造形面への影響は少ないが目立つ。手動はサポートが少ない分、支えが足りずに造形自体がワンクリック設定よりも変形してしまった。特にサポート跡の周りの表面がボコボコに変形してしまった。

ワンクリックプリント
手動プリント
直付けプリント
※横から見た手動の場合のサポート跡の影響。上部の造形が歪んでしまっている。

積層ピッチ50ミクロン

表面の仕上がり
ワンクリックプリントと手動、直付の場合では、造形表面の仕上がりにはそこまで大きな違いはなく、どれも一部のみとても滑らかにプリントできていた。全体の表面の仕上がりは、さらさらしていてきれい。

高精細・精度
・造形の精度は、どのパターンの設定でも造形に歪みが出てしまった。ワンクリックと手動のサポートを付けた場合は、特にサポート材を付けた面に影響が出てしまい変形した。直付の場合は、プリントの始まり部分にのみ影響が現れた。
・直付の場合の造形精度がきれいにできている。
・寸法で比較すると、ワンクリックは縦に0.1mm程のびてしまった。手動は、縦に0.5mm程のびた。
直付は、横に0.2mm程のびて、縦は0.2mm程造形が縮んでしまった。
・立方体の角部分の精度は、どの設定の場合も角が鋭くきれいに出ていた。

サポート跡の影響
・サポート跡は手動の方が造形面への影響は少ないが目立つ。サポートが少ない分、支えが足りずに造形自体がワンクリック設定よりも変形してしまった。

手動プリント
直付プリント

積層ピッチ25ミクロン

表面の仕上がり
ワンクリックプリントと手動の場合の造形表面の仕上がりは、一部のみとても滑らかにできていた。
直付の場合は、全体がとても滑らかにできていた。全体の表面の仕上がりは、ツルツルしていてとてもきれい。

高精細・精度
・造形の精度は、どのパターンの設定でも造形に歪みが出てしまった。ワンクリックと手動のサポートを付けた場合は、特にサポート材を付けた面に影響が出てしまい変形した。直付の場合は、プリントの始まり部分にのみ影響が現れた。
・直付の場合の造形精度が今回の全プリントの中で一番きれいにできている。
・寸法で比較すると、ワンクリックは縦に0.3mm程のびてしまった。手動は、縦に0.8mm、横に0.1mm程のびた。直付は、横に0.1mm程のびて、縦は0.1mm程造形が縮んでしまった。
・立方体の角部分の精度は、どの設定の場合も角が鋭くきれいに出ていた。

サポート跡の影響
・サポート跡は手動の方が造形面への影響は少ないが目立つ。サポートが少ない分、支えが足りずに造形自体がワンクリック設定よりも変形してしまった。特にサポート跡の周りの表面がボコボコに変形してしまった。

ワンクリックプリント
手動プリント
直付けプリント

表面の仕上がり、高精細、精度、サポート跡の項目でそれぞれ結果をまとめています。

160ミクロン

パターン プリント方法 サポート方法 表面仕上がり 高精細/ディテール 全体精度 寸法 角の精度 サポート跡・タッチポイント
1 ワンクリック 下半分のみ 一部が滑らか/表面が少しザラザラ ×  歪んでいる サポート材側が一部が変形 縦に0.3mmのびた 角がきれいに出ている 下半分に目立つ
2 手動 底面のみ 一部が滑らか/表面が少しザラザラ ×  歪んでいる サポート材の面が変形/丸い 縦に0.3mmのびた 角が少し緩い 底面に目立つ
3 直付 一部が滑らか/表面が少しザラザラ △  ふつう ※直付の始まり部分が広がっている 縦に-0.4mm縮んだ 角がきれいに出ている

100ミクロン

パターン プリント方法 サポート方法 表面仕上がり 高精細/ディテール 精度 寸法 角精度 サポート跡・タッチポイント
1 ワンクリック 下半分のみ 一部が滑らか/表面はさらさら △  ふつう サポート材側が一部変形 縦に0.3mmのびた 角がきれいに出ている 下半分に目立つ
2 手動 底面のみ 一部が滑らか/表面はさらさら ×  歪んでいる サポート材の面が変形/丸い、表面がボコボコ 縦に0.7mmのびた/横に0.1mmのびた 角が少し緩い/サポート側 底面に目立つ
3 直付 一部が滑らか/表面はさらさら △  ふつう ※直付の始まり部分が広がっている 横に0.2mmのびた/縦は寸法通り(100のみ) 角がきれいに出ている

50ミクロン

パターン プリント方法 サポート方法 表面仕上がり 高精細/ディテール 精度 寸法 角精度 サポート跡・タッチポイント
1 ワンクリック 下半分のみ 一部がとても滑らか/表面はさらさら △  ふつう サポート材側が一部変形 縦に0.1mmのびた 角がきれいに出ている 下半分に目立つ
2 手動 底面のみ 一部がとても滑らか/表面はさらさら ×  歪んでいる サポート材の面が変形/丸い 縦に0.5mmのびた 角がきれいに出ている 底面に目立つ
3 直付 一部がとても滑らか/表面はさらさら ○  きれい ※直付の始まり部分が少し広がっている 縦に-0.2mm縮んだ/横に0.2mmのびた 角がきれいに出ている

25ミクロン

パターン プリント方法 サポート方法 表面仕上がり 高精細/ディテール 精度 寸法 角精度 サポート跡・タッチポイント
1 ワンクリック 下半分のみ 一部がとても滑らか/表面はツルツル △  ふつう サポート材側が一部変形 縦に0.3mmのびた 角がきれいに出ている 目立つ
2 手動 底面のみ 一部がとても滑らか/表面はツルツル △  ふつう サポート材の面が変形/丸い、表面がボコボコ 縦に0.8mmのびた/横に0.1mmのびた 角がきれいに出ている 目立つ
3 直付 全体がとても滑らか/表面はツルツル ◉  とてもきれい ※直付の始まり部分が広がっている 縦に-0.1mm縮んだ/横に0.1mmのびた 角がきれいに出ている

サポート材によるプリント造形への影響

サポートの設定方法によっては、サポート材が造形に直接影響が出てしまう場合があります。
特に、今回の3Dプリントで大きく影響が出たパターンが、手動でサポートを設定した場合です。
手動でサポート材を底面のみに付けた所、サポート材の跡のまわりが、ボコボコに歪んで変形しまいました。恐らく、造形物の重さにサポート材が耐えられなくなってしまった為かと思われます。重さにより下に造形物が引っ張られて造形が変形してしまいました。全ての積層ピッチのパターンで見られました。

※手動の場合にサポート材を減らしすぎると、造形物の重さにより変形し、造形物の精度が落ちてしまいます。減らしすぎにも注意しましょう。

サポート材跡の周りがデコボコしている
サポート材がついている面の角が歪んでいる
左から、25ミクロン、50ミクロン、100ミクロン、160ミクロン
左から、25ミクロン、50ミクロン、100ミクロン、160ミクロン

サポート設定の他に、サポート跡の結果を見ていきます。こちらがサポート材を外した状態です。

手動プリントのサポート跡
ワンクリックのサポート跡

手動の方が、サポート材を減らした分影響は少なくなっていますが、サポート跡が目立ちます。ニッパーやヤスリを使用してサポート跡を一つずつ研磨して、目立たないようにきれいにして仕上げていきます。

<検証2> 積層ピッチの違いによる造形表面の影響は出るの

<結果>

3Dプリントする四角が全部で3パターンあります。
サポート設定は3種類で検証しています。積層跡の影響、積層表面の仕上がりの項目でそれぞれ見ていきます。

積層ピッチ160ミクロン

積層跡の影響
・ワンクリックと手動設定の場合、積層跡がよく分かるくらい造形に影響していた。
直付の場合は、それよりも目立たないくらいに表面に影響していた。

積層表面の仕上がり
・手動と直付の場合で、プリント終わりの積層面が滑らかに仕上がっていた。

ワンクリックプリント
手動プリント
直付けプリント

積層ピッチ100ミクロン

積層跡の影響
3パターンのどの場合も、積層跡が分かるくらい造形に影響していた。
ワンクリック設定は、薄っすら分かるくらい影響していた。160ミクロンの場合よりも目立たなくなっている。

積層表面の仕上がり
手動と直付の場合で、プリント終わりの積層面が滑らかに仕上がっていた。

ワンクリックプリント
手動プリント
直付プリント

積層ピッチ50ミクロン

積層跡の影響
3パターンどの場合も、積層跡が薄っすら分かるくらい造形に影響していた。
100ミクロンの場合よりも目立たなくなっている。

積層表面の仕上がり
直付の場合で、プリント終わりの積層面が滑らかに仕上がっていた。

ワンクリックプリント
手動プリント
直付プリント

積層ピッチ25ミクロン

積層跡の影響
3パターンどの場合も、積層跡が薄っすら分かるくらい造形に影響していた。100ミクロンの場合よりも目立たなくなっている。

積層表面の仕上がり
直付の場合で、プリント終わりの積層面が滑らかに仕上がっていた。

ワンクリックプリント
手動プリント
直付プリント

積層ピッチ別に、積層跡の影響、積層表面の仕上がりの項目でそれぞれ結果をまとめています。

160ミクロン

パターン プリント方法 サポート方法 積層跡の影響 積層表面の仕上がり
1 ワンクリック 下半分のみ 積層跡がよく分かる/斜めに積層跡あり 積層終わりの面が滑らか
2 手動 底面のみ 積層跡がよく分かる/横に積層跡あり 積層終わりの面が滑らか
3 直付 積層跡が分かる/横に積層跡あり 積層終わりの面が滑らか

100ミクロン

パターン プリント方法 サポート方法 積層跡の影響 積層表面の仕上がり
1 ワンクリック 下半分のみ 積層跡が分かる/斜めに薄っすら積層跡あり 特になし
2 手動 底面のみ 積層跡が分かる/横に積層跡あり 積層終わりの面が滑らか
3 直付 積層跡が分かる/横に積層跡あり 積層終わりの面が滑らか

50ミクロン

パターン プリント方法 サポート方法 積層跡の影響 積層表面の仕上がり
1 ワンクリック 下半分のみ 積層跡が薄っすら分かる/斜めに積層跡あり 特になし
2 手動 底面のみ 積層跡が薄っすら分かる/横に積層跡あり 積層終わりの面が滑らか
3 直付 積層跡が薄っすら分かる/横に積層跡あり 積層終わりの面が滑らか

25ミクロン

パターン プリント方法 サポート方法 積層跡の影響 積層表面の仕上がり
1 ワンクリック 下半分のみ 積層跡がほとんど分からない/斜めに薄っすら積層跡あり 積層終わりの面が滑らか
2 手動 底面のみ 積層跡がほとんど分からない/横に積層跡あり 積層終わりの面が滑らか
3 直付 積層跡がほとんど分からない/横に積層跡あり 積層終わりの面が滑らか

3Dプリント 四角編 まとめ

光造形3Dプリンター Form3で球体をきれいに3Dプリントする方法

とにかく滑らかで精度の高い立方体を作りたい場合

◾️積層ピッチ  25ミクロン

◾️サポート設定  直付

精度は普通でプリント時間を短く作りたい場合

◾️積層ピッチ  100ミクロン

◾️サポート設定  直付

こちらの設定のプリント方法をおすすめします。
ぜひ3Dプリントの参考にしていただけたらと思います。

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