3Dプリントとは何ですか？

3D印刷は、デジタルファイルから3次元の物理オブジェクトを作成する製造プロセスです。このプロセスは積層造形と呼ばれ、材料が除去されるのではなく、追加されることを意味します。

3D印刷では、CADソフトウェアと呼ばれるモデリングプログラムで3Dデジタルデザインを作成し、3Dプリンターを使用して材料の層を作成し、完成したオブジェクトを形成します。企業、研究者、医療専門家、愛好家など、さまざまな用途に3D印刷を使用しています。

3D印刷がどのように生まれたのか、どのように機能するのか、何に使用されるのか、そしてこのテクノロジーの将来はどうなるのかを見てみましょう。

3D印刷は、お気に入りの映画の一部かもしれません。 ブラックパンサーなどの映画の小道具 、アイアンマン 、アベンジャーズ 、およびスターウォーズ 3D印刷を使用して、舞台美術家が小道具を簡単かつ安価に作成および再作成できるようにします。

3Dプリントの歴史（および未来）

1980年代初頭に、3D印刷技術が登場しましたが、それはラピッドプロトタイピング技術またはRPとして知られていました。 1980年、日本の児玉博士がRP技術の特許を申請しましたが、プロセスは完了していませんでした。

1984年、Charles "Chuck" Hullは、ステレオリソグラフィーと呼ばれるプロセスを発明しました。このプロセスでは、UV光を使用して材料を固化し、レイヤーごとに3Dオブジェクトを作成しました。 1986年に、ハルは彼のステレオリソグラフィー装置、またはSLAマシンの特許を取得しました。

Chuck Hullは、世界最大の3Dテクノロジー企業の1つである3DSystemsCorporationを設立しました。

他の3D印刷プロセスと技術もほぼ同時期に開発されており、1990年代から2000年代初頭にかけてさらなる機能強化が続けられました。それでも、3D印刷技術の主な焦点は、プロトタイピングと産業用アプリケーションでした。

3D印刷技術は、最初の3D印刷腎臓が作成された2000年に主流メディアに注目され始めましたが、3D腎臓の移植は2013年まで成功しませんでした。2004年、RepRapプロジェクトでは3D印刷印刷が行われました。別の3Dプリンター。 2008年には、最初の3D印刷された義肢で、より多くのメディアの注目が集まりました。

2018年に家族が引っ越した3Dプリントの家など、他の3Dの進歩が急速に続きました。

今日、3D印刷は、プロトタイプや工業生産だけではありません。愛好家、科学者、そしてその間のすべての人が、製品製造、消費財、医療の進歩、教材などに3D印刷を使用しています。日常の消費者にとって、急速に便利になっています。

RemiのCEOであるOscarAdelmanは、このプロセスは、たとえば歯科業界でより一般的になっていると述べています。 3D印刷の精度は非常に優れており、歯科の顧客は従来の歯科医院の価格と比較して製品を最大80％節約できます。

「印刷技術がより速く、より安く、より一般的になるにつれて、歯科部門のような業界は日常の手順でこの技術に大きく依存するようになるでしょう」と彼は言います。

4D印刷も進行中であり、時間の経過とともに形が変化する可能性のある印刷物があります。

3Dプリンターのしくみ

3D印刷技術には、溶融フィラメント製造（FFF）としても知られる溶融堆積モデリング（FDM）を含むいくつかのタイプがあります。 FDMは最も一般的で一般的な方法であり、最も手頃な3Dプリンターで使用されています。

FDM印刷方法では、紐のようなプラスチック素材のフィラメントを使用します。フィラメントはロールから加熱されたヘッドに供給され、プラスチックが溶融します。ヘッドは溶けたプラスチックを機械のベッドに押し出します。頭が2Dでベッドの上を移動し、材料の最初の層を堆積させます。

最初のレイヤーが完成すると、ヘッドは最初のレイヤーの厚さだけ上に移動し、次のレイヤーを上に配置します。パーツは、パンをスライスごとに焼くように、レイヤーごとに構築されます。

人気のあるFDM3Dプリンターには、MakerBotとUltimakerが含まれます。

3Dプリンターの使用例

FDMプリンターで簡単な3D印刷がどのように機能するかを見てみましょう。

1. 印刷する3Dモデルをダウンロードするか、自分でデザインします。

   ThingiverseまたはGrabCADでダウンロード可能なモデルを検索します。自分でモデルをデザインするには、SketchUpまたはBlenderを試してください。エンジニアリング部品については、SolidWorksなどのCADソフトウェアをお試しください。

2. まだの場合は、モデルをSTLファイルなどの3D印刷形式に変換します。

3. モデルをMakerWare、Cura、Simplify3Dなどのスライシングソフトウェアにインポートします。

   MakerWareはMakerBot3Dプリンターで動作します。 CuraとSimplify3Dは、ほとんどの3Dプリンターで機能するGコードを生成します。

4. スライスソフトウェアでビルドを構成します。 3Dプリンターでモデルの向きを決める方法を決定します。 FDMの場合、サポート構造が必要なため、45度よりも急なオーバーハングを最小限に抑えます。

   向きを決めるときは、レイヤーが簡単に分離しないように、モデルをどのようにロードするかを検討してください。

   

   時間と材料を節約するために、モデルは一般的にソリッドではありません。塗りつぶしの割合（通常は10〜35％）、周囲のレイヤーの数（通常は1または2）、および最下層と最上層の数（通常は2〜4）を指定します。 3D印刷用のモデルを準備する際には、他にも考慮すべきことがあります。

5. プログラムをエクスポートします。これは通常、Gコードファイルです。スライスソフトウェアは、指定したモデルとビルド構成を一連の命令に変換します。 3Dプリンターは、これに従ってパーツを作成します。

6. SDカード、USB、またはWi-Fiを使用してプログラムを3Dプリンターに転送します。

7. モデルを3Dプリンターで印刷します。

   

8. 3Dプリンターがモデルの作成を完了したら、モデルを削除し、場合によってはクリーニングも行います。支持構造を壊し、残っている塊を細かいサンドペーパーでこすり落とします。

その他のタイプの3D印刷機

FDMプリンター以外に、3D印刷方法には、ステレオリソグラフィー（SLA）、デジタル光処理（DLP）、選択的レーザー焼結（SLS）、選択的レーザー溶融（SLM）、積層物体製造（LOM）、およびデジタルビーム溶融（EBM）も含まれます。 。

SLAは最も古い3D印刷技術であり、現在も使用されています。 DLPはポリマーだけでなく照明も使用しますが、SLSは電源としてレーザーを使用して強力な3Dプリントオブジェクトを作成します。 SLM、LOM、およびEBMは、ほとんど支持されていません。

3Dプリントの未来

3D印刷は、私たちの正確な仕様に即座に合わせて作られたオンデマンドのカスタマイズされた製品の未来につながるでしょうか？これは不明な点ですが、3D印​​刷技術は急速に成長しており、多くの分野で使用されています。

家、腎臓や手足などの体の臓器の3D印刷、およびその他の進歩は、世界中の未知の人々の生活を改善する可能性を秘めています。