SLA と DLP の比較: どの樹脂 3D 印刷プロセスを選択すべきでしょうか?

この投稿は warrior bear によって 2022-11-5 22:06 に最後に編集されました。

1984 年にチャールズハルがステレオリソグラフィー (SLA) を発明して以来、今日の積層造形市場には FDM、SLS、MJF などさまざまな技術が登場しています。 Digital Light Processing (DLP) など、SLA から派生したものもあります。ご存知のとおり、これらのプロセスはそれぞれ異なる業界とアプリケーションを対象としています。
この記事では、SLA と DLP テクノロジに焦点を当て、2 つのプロセスを比較するためにそれぞれの特性を特定します。これら 2 つのテクノロジーには多くの共通点がありますが、明確な違いもいくつかあります。これらのテクノロジーはどのように機能するのでしょうか?どのような材料が使用できますか？主なメーカーはどこですか？以下に体系的な紹介と比較を示します。

SLA と DLP テクノロジー SLA 印刷プロセスと DLP 印刷プロセスにはいくつかの違いがありますが、類似点もいくつかあります。これらはすべて、液体フォトポリマーを光源にさらします。どちらも樹脂タンクを備えているため、精密なディテールを備えた小型モデルを印刷できるように設計されています。これらの方法は、柔軟な材料や硬い材料と互換性があり、充填ガラスやセラミックなどの複合材料も印刷できます。印刷された部分は比較的壊れやすく、日光にさらされると劣化しやすく、変形する可能性があることに注意してください。
△ SLA と DLP はどちらも液体樹脂を使用します。
ステレオリソグラフィー (SLA) は 1984 年に開発された最初の 3D 印刷技術であり、現在では市場で最も精密な 3D 印刷プロセスの 1 つと考えられています。 DLP テクノロジーとは異なり、SLA で使用される光源はレーザーです。レーザービームは水平軸上で移動する樹脂タンクをスキャンし、材料を層ごとに固めていきます。マシンには 2 種類あります。レーザーが上から下に作動し、各レベルにプレートがあり、新しいレベルになるごとにプレートが下がるタイプと、レーザーが下から上に作動し、移動するとプラットフォームが上がるタイプです。 SLA は滑らかな表面と 0.05 ～ 0.01 mm の層厚を実現し、非常に薄い層を持つオブジェクトを印刷できます。

デジタル光処理方式 (DLP) は、画像投影技術 (1980 年代に遡る) から生まれたもので、プロジェクターを光源として使用します。このようにして、投影された単一の光線が樹脂トレイ全体に一度に作用します。このプロセスの中心となるのは、プロジェクターと樹脂の間に設置されたデジタルマイクロミラーデバイス (DMD) です。これは、個別に制御され、アクティブ化される複数の微小ミラーで構成されており、アクティブ化されると、樹脂に光を反射し、光硬化させます。こうして、希望するモデルに応じて樹脂を硬化させる一種のマスクが作成されます。一部の 3D プリンターでは、DMD が LCD スクリーンに置き換えられ、マシンの価格が大幅に下がりました。ただし、今日はこれらの解決策に焦点を当てるつもりはありません。
△SLAとDLPの印刷プロセス図。画像クレジット: 3D Hubs / bitfab
DLP プロセスは、ポイントごとに動作しないため、ステレオリソグラフィーよりも高速であると考えられています。また、DLP プリンターはプロジェクターがあるため、サイズが大きくなります。ほとんどの場合、DLP マシンの樹脂タンクは、SLA プロセスで使用されるものよりも浅くなっています。
最後に、SLA と DLP テクノロジーの最後の違いはメンテナンスの点にあります。 DLP プリンターはメンテナンスがほとんど必要なく、一般的に修理も簡単です。これは、SLA マシンにレーザーが搭載されていることが大きく関係しています。
印刷品質 多くの場合、印刷品質は 2 つのテクノロジのどちらを選択するかを決定する要素となります。特に、3D プリントを使用して完成部品を製造する場合、詳細、構造、表面のレベルが非常に重要な役割を果たします。原理的には、これら 2 つの技術により、最高レベルの詳細度を備えた高精度の高解像度モデルを設計できると言えます。ただし、印刷品質に決定的な役割を果たすのは、プロセス自体だけでなく、材料の選択でもあります。後者は製造元に依存する傾向があり、ほとんどのマシンは互換性に関して閉鎖的です。
SLA プロセスで印刷する場合、樹脂はプリントベッド上で点ごとに重合します。部品が長くなるほど、レーザーがベッド全体を移動する必要があるため、印刷にかかる時間が長くなります。したがって、SLA は、数ミリメートルから 1.50 メートルまでの長さのオブジェクトの印刷に適しています。ただし、長さによる品質の低下はなく、モデルのサイズに関係なく、最大 25 ミクロンの Z 解像度を実現できます。
△写真提供：Formlabs
DLP テクノロジーでは、最大 5 ミクロンの層厚が可能になります。ただし、ピクセルの投影により、DLP 3D プリンターは最終製品に「階段状」効果を生み出し、印刷された部品の最終的な表面に影響を及ぼす可能性があることに注意することが重要です。長い部品を印刷する場合、側面の品質が低下する可能性があります。プレートの中央はプロジェクターからのエネルギーを最も集中して受け取り、その光は端に向かって徐々に広がります。
技術的特徴
印刷速度 印刷速度に関しては、DLP テクノロジーが明らかにリードしています。 DLP は樹脂層全体を一度に硬化させるため、印刷プロセスが大幅に高速化されます。樹脂が点ごとに重合される SLA プロセスとは異なり、DLP プロセスでは部品の高さのみが印刷速度に影響します。
印刷量 ステレオリソグラフィーは、FDM などの他のプロセスに比べて材料コストが高いため、必ずしも大型部品の製造に使用されるわけではありません。さらに、印刷量は液体樹脂が入っているタンクのサイズによって制限されます。
Formlabs 3L SLA プリンターの造形容積は 335 x 200 x 300 mm で、3D Systems Pro X 950 の造形容積は 1500 x 750 x 550 mm です。 DLP プリンターの場合、Envison TEC Xtrem 8K マシンのビルドボリュームは 450 x 371 x 399 mm、Carima DM400A モデルのビルドボリュームは 400 x 330 x 500 mm です。
△Form3Lは造形容積が大きい（画像提供：Formlabs）
後処理 すべての樹脂 3D プリントプロセスでは、部品の後処理が必須です。これは、非常に薄いモデルを印刷する場合、サポート構造が必要となり、硬化後に削除する必要があるためです。このステップは時間がかかる可能性があり、おそらく樹脂 3D プリントの主な欠点の 1 つです。後処理の違いは主に使用される材料に関係しており、これは SLA プロセスと DLP プロセスの両方に当てはまります。これには、イソプロピルアルコール (IPA) またはトリプロピレングリコールモノメチルエーテル (TPM) を使用して部品から液体樹脂を除去することに加えて、乾燥、サポート構造の除去、可能な場合は後硬化、および必要に応じて部品の研磨と塗装も含まれます。
原則として、SLA および DLP プロセスにおける後処理は時間がかかるだけでなく、ユーザーに一定の専門知識が求められるか、専門家に任せるべきであると言えます。 3D プリントの後処理はユーザーにとって課題となることが多いため、一部の企業はこのステップの最適化や自動化を専門としています。
△印刷されたメディアの除去は後処理手順であり、時間がかかる場合があります。
応用事例 応用事例に関して言えば、SLA と DLP テクノロジは、ほとんどが同様の業界で使用されています。特に、宝飾品や歯科の分野では樹脂3Dプリントがよく使われています。たとえば、製造元の Formlabs は、医療専門家が使用するためのさまざまな樹脂を提供しています。多くの企業が、手術ガイドなどのさまざまな種類の医療機器の製造にこれを使用しています。ただし、利用できる材料の種類が幅広いため、他の多くの分野でも樹脂 3D プリントが使用されています。試作、射出成形、さらにはエンジニアリングのいずれの場合でも、適切な樹脂がいくつかあります。
△ SLAでもDLPでも精度が非常に高いです。
主要メーカー 現在、一部の 3D プリンターメーカーは SLA テクノロジーを採用しています。言うまでもなく、主要な製造業者の 1 つは、チャールズ・ハルが設立した 3D Systems 社です。しかし、時が経つにつれて、他のメーカーが登場しました。特に Formlabs は、SLA 3D プリンターのリーダーとして地位を確立しています。このアメリカの会社は、SLA マシンの提供に加えて、歯科分野で使用される Castable Wax40 樹脂など、多くの樹脂や材料も提供しています。メーカー DWS は、XFAB プリンターシリーズとともに、ステレオリソグラフィーをベースにしたマシンも提供しています。
DLP 3D プリンターに関しては、2002 年に設立された EnvisionTEC がこの技術の先駆者と考えられています。そして、B9 Creator や Asiga のように、その後、いくつかの企業が DLP プロセスを採用してプリンターを開発しました。また、より高速なテクノロジーを提供するために DLP プロセスに依存しているメーカーについても言及できます。 Carbon 3D には、酸素の流れを制御できるデジタルライトシンセシス (DLS) や、フォトセントリックおよびデイライトポリマープリンティング (DPP) が搭載されています。最後に、フランスの企業 Prodways も、MOVINGLight テクノロジーと呼ばれる DLP のようなプロセスの特許を取得しています。
△EnvisionTECは3DプリントにおけるDLP技術の先駆者とみなされている（画像提供：EnvisionTEC）
価格 ほとんどの場合、DLP プリンターは SLA プリンターよりも安価です。しかし、すべての 3D プリンター製品ラインと同様に、デスクトッププリンターと産業用プリンターを区別することが重要です。
エントリーレベルの SLA プリンターの場合、最も使いやすいマシンは Formlabs の Form 2 です。 Form2 の印刷体積は 145 x 145 x 175 cm、ドット精度は約 145 ミクロンです。このマシンの価格は2,400ドルからで、2015年から販売されている。ただし、アメリカのメーカーは後に Form 3 と Form 3L からなる新しいシリーズを開発したことに注意してください。
平均して、SLA 3D プリンターの価格は 3,000 ～ 4,000 ドルです。ただし、産業機械を探す場合、価格は大幅に上昇します。たとえば、3D Systems の産業用 SLA ソリューションの市場価格は 50 万ドルにもなります。また、レーザーが上から下に向かって動作するマシンは、一般的に高価になることに注意してください。
DLP 3D プリンターは使い方がはるかに簡単なので、多くの積層造形愛好家を魅了しています。 Anycubic は、Photon Zero プリンターを含め、200 ドル近くする DLP マシンをいくつか販売しています。エンビジョンテックが歯科業界や宝石業界向けに提供している機械を含め、専門家が使用する機械の価格はおよそ 15,000 ドルです。しかし、いつものように、価格はメーカーによって異なります。メーカーのAsigaもプロ向けのDLP 3Dプリンターを提供していますが、価格は約1,000ドルです。
△ SLA と DLP 技術の比較（仕様はデスクトップ 3D プリンターを参照）

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