3Dプリンターの仕組み

内容

• 3Dプリンターの仕組み
• ソフトウェア
• フィラメント
• フレーム
• 押出機アセンブリ（別名プリントヘッド）
• プリントベッド
• モーション
• 印刷

3Dプリンターが世界を、あるいは少なくともニュースを席巻しているようです。 銃からお菓子、宇宙飛行士向けのピザ、ロケットエンジン部品、医療用インプラント、さらには生体組織まで、これらのデバイスと印刷できるものについてのニュース記事なしに、1週間はほとんど過ぎません。 さまざまな技術を使用し、さまざまな素材で印刷できますが、共通しているのは、オブジェクトの3D CADファイル表現を取得し、そこから物理オブジェクトを生成する機能です。 3D印刷プロセスは、切断、穴あけ、フライス削りなどにより材料を除去する サブトラクティブ製造 法とは対照的に、オブジェクトを構築するため（一般的に層状）、積層造形とも呼ばれます。

この記事では、最も一般的なタイプの3Dプリンター（愛好家、デザイナー、消費者向けで、プラスチックオブジェクトを印刷できるもの）に焦点を当てますが、最初に他の3Dプリンター方法を見ていきます。

ロケットエンジンからピザ、生きた細胞まで

選択的レーザー焼結（SLS） は、レーザーを使用して、プラスチック、金属、セラミック、またはガラスの粒子を融合します。 ジョブの最後に、残りの材料がリサイクルされます。 電子ビーム溶解（EBM） および関連する 選択的レーザー溶解（SLM ）は、電子ビームとレーザービームをそれぞれ使用して、金属粉末を層ごとに溶解します。 チタンは、医療用インプラントや航空機部品の合成にEBMでよく使用され、NASAはSLMを使用してニッケル合金からロケットエンジン部品を印刷しました。

NASAは、深宇宙ミッション向けに深皿ピザを印刷する可能性も検討しています。 3Dフードプリンター は、ノズルから噴出した生地、チョコレート、チーズ、またはその他の食品のペーストを置きます。

3Dバイオプリンティング では、プリンターは一般的に液体またはゲルに懸濁した生細胞の層を 敷き 、軟骨、骨、皮膚、血管、およびその他の構造を作ります。 この技術は大きな可能性を秘めていますが、まだ実験段階にあります。 3Dバイオプリンティングは心臓および腎臓細胞の層を印刷するために使用されてきましたが、人工臓器はまだまだ先です。

マルチジェットモデリング は、オブジェクトが形成される粉体の連続した層に着色された接着剤のようなバインダーをスプレーするインクジェットのようなシステムです。 これは最速の方法の1つであり、カラー印刷をサポートする数少ない方法の1つです。

別の手法では、液体ポリマーを デジタル光処理（DLP） プロジェクターからの光にさらします。これにより、物体が構築され、残りの液体ポリマーが排出されるまで、ポリマーが層ごとに硬化します。

プラスチックの未来

ただし、この記事の焦点は、愛好家、専門家、消費者に販売されているプラ​​スチックオブジェクトを印刷できる3Dプリンターにあります。 彼らは、融合フィラメントファブリケーション（FFF）と呼ばれる方法を使用します。この方法では、プラスチックフィラメントを溶かし、層状に堆積して3Dプリントプラスチックオブジェクトを作成します。 この技術は、RepRapオープンソース3Dプリンティングの動きによって普及し、現在市場にある3Dプリンターのソフトウェアとハ​​ードウェアの多くはオープンソースに基づいています。 モデル間にはかなりの違いがある場合もありますが、基本的な操作は同じです。