[南極熊の3Dプリント文化] ポリジェットポリマージェッティング：強力な積層造形技術

この投稿は Little Raccoon によって 2017-3-21 18:45 に最後に編集されました。

PolyJet:ポリマージェッティング<br /> 光重合技術とは、感光性樹脂材料を光で硬化させて造形する3Dプリント技術の一種の総称です。主に3つの技術ルートがあり、1つ目は米国の3D Systems社が開発・商品化したステレオリソグラフィー技術（SLA）、2つ目はドイツのenvision TEC社がデジタル光処理に基づいて開発したDLP 3Dプリント技術、3つ目はイスラエルのObjet社が開発したポリマージェッティング技術（PolyJet）です。本日、皆さんにご紹介したいのは、PolyJet テクノロジーです。
1 ポリジェットとは何か
PolyJet (PJ) テクノロジーは、2000 年代初頭にイスラエルの Objet (2012 年に Stratasys に合併) によって開始された特許取得済みのテクノロジーです。 PolyJet 印刷技術は、従来のインクジェットプリンターに似ています。ノズルが感光性樹脂の液滴を印刷ベースに噴射し、紫外線で層ごとに硬化させます。
ポリジェット技術の成形原理

上図はPolyJetポリマー射出成形システムの構造を示したもので、その成形原理はSLAやDLPと同じで、感光性樹脂を紫外線下で硬化させるものです。具体的な印刷工程：
①ノズルがX/Y軸に沿って移動し、感光性樹脂が作業台に噴射されます。同時に、UVランプがノズルの移動方向に沿って紫外線を照射し、作業台上の感光性樹脂を硬化させ、印刷の1層を完了します。 ②その後、作業台はZ軸に沿って1層下降し、装置は上記のプロセスを繰り返して次の層の印刷を完了します。 ③ワークピースが印刷されるまで、上記のプロセスを繰り返します。 ④支持構造物を取り外します。

PolyJetプリンターの内部構造<br /> SLA 印刷技術と比較すると、使用するレーザースポットは 0.06 ～ 0.10 mm であり、印刷精度は SLA よりもはるかに高くなります。 PolyJet は、水溶性またはホットメルトのサポート材料を使用しながら、複数のノズルを使用して感光性樹脂を印刷できます。 SLA/DLP の印刷材料とサポート材料は同じ感光性樹脂から作られているため、サポートを除去する際に印刷部分が損傷しやすくなります。
複数のノズルを使用できるため、異なる色や異なる材料での印刷が可能です。

2 ポリジェットのメリットとデメリット[ポリジェット技術のメリット]
1) 高い印刷精度。最大 16μm のレイヤー解像度と 0.1mm の精度により、滑らかで精密な部品とモデルが保証されます。 2) 清潔にする。オフィス環境に適しており、非接触の樹脂のロード/アンロードとサポート材の簡単な取り外しを特徴としています。 3) 印刷速度が速い。全幅にわたる高速ラスタービルドアップにより、印刷が高速になり、後硬化が不要になります。 4) 幅広い用途に使用可能。印刷材料が多様であるため、さまざまな幾何学的形状、機械的特性、色を持つ部品に適用できます。さらに、すべてのモデルタイプで同じサポートマテリアルが使用されるため、マテリアルの変更が迅速かつ容易になります。
ポリジェット技術の欠点
（１）サポート体制が必要（２）消耗品のコストが比較的高い。どちらもSLAと同様に感光性樹脂を消耗品として使用しますが、価格はSLAよりも高くなります。（３）成形品の強度が低い。 PolyJet では特別に開発された感光性樹脂が必要であり、成形されたワークピースの強度と耐久性はそれほど高くありません。
3PolyJetアプリケーション
PolyJet 3D 印刷技術は、迅速なツール作成とプロトタイピングに多くの利点を提供し、非常に細かいディテールと滑らかな表面を備えた最終用途の部品を迅速かつ高精度に製造することもできます。そのため、PolyJet 技術は広く使用されており、航空宇宙、自動車、建設、軍事、商用製品、消費財、医療などの業界での応用が期待されています。
PolyJet 3D 印刷技術では、数百種類の感光性ポリマーが使用されます。ゴムから硬質材料、透明から不透明、無色から有色、標準グレードから生体適合性材料、さらには歯科および医療業界での 3D 印刷用の特殊な感光性樹脂まで。

Stratasysの PolyJet プリンターで行われた医療作業(画像提供: Stratasys)

PolyJetテクノロジーを使用して印刷されたインソール(画像提供: Stratasys)

Stratasys Polyjet プリンターの印刷作品

Objet のデジタル ABS 素材で印刷された工業製品 (画像提供: Stratasys)

3 種類の光重合 3D プリント技術の基本原理は、液体樹脂が光の下で固まる性質を利用することですが、使用する光源は異なります。このうち、SLA が使用する光源は紫外線レーザービーム、DLP が使用する光源はデジタル光プロセッサ、PolyJet が使用する光源は紫外線です。また、3つの技術で使用される消耗品はすべて感光性樹脂です。
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