光造形3DプリンターForm3レビュー【四角編：グレイレジン】

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。

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3Dデータと３Dソフト

３Dプリントの方法

今回使用する3DプリンターForm3は、反転方式の光造形3Dプリンターです。
反転方式の光造形とは、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。

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。

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。

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。

まず、今回３Dプリントした積層ピッチの違う４種類のプリント内容をお伝えしていきます。こちらの表では、積層ピッチの違い別にプリント時間、レイヤー数、材料のボリューム数、材料コストが分かります。
※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。

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。

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。

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。

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ありました。
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。

※注意点として、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。

＜結果＞

積層ピッチの種類別に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。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。

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。

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。

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。