透明3Dプリント：あなたの選択肢は何ですか？ (2021 Update)

Posted By Kat Plewa on Nov 27, 2019 |

透明性は、光学工学や医療用のレンズの製造から、製品の美観を高める筐体の製造まで、多くの用途と幅広い産業で求められている。

付加製造技術の最近の飛躍により、3D 印刷は、透明なオブジェクトの製造にますます使用されるようになっています。 このブログ記事では、透明な3Dプリントについて知っておくべきこと、利用可能な材料と製造オプション、および可能な限り透明な結果を得るためにこの3Dプリント技術に関連する課題を克服する方法について、すべて説明します。

透明な 3D 印刷とは正確には何ですか。

透明な 3D 印刷とは、さまざまな程度の半透明の 3D 印刷オブジェクトを指します。 得られる結果は、半透明なものから比較的透明なものまでさまざまです。 この結果の多様性は、3D モデルの性質、使用する 3D プリンターの種類、3D プリントの設定、材料の選択、および生産後の処理などの複数の要因に起因することがあります。

完全に透明なプリントを実現することは、選択した積層造形技術とプリント材料によっては困難であることを理解することが重要です。

3D モデリングによる透明度の最大化

3D プリントする 3D モデルに関して言えば、複雑な形状は光をより屈折しやすく、非常にクリアに仕上がる可能性は低くなると覚えておくことが重要です。 これは、曲線が光の方向を変えるため、曲線デザインに特に当てはまります。

つまり、光の屈折を最小限に抑えるには、できるだけ薄い壁でオブジェクトを 3D モデル化することをお勧めします。 これは、壁が厚いと、より多くの光を分散させ、オブジェクトが 3D プリントされると、より不透明な外観になるためです。 ただし、設計ガイドラインと技術によって要求される最小の壁の厚さに留意してください。

プロジェクトにはどの 3D プリント技術が最適ですか

プロジェクトの性質に応じて、適切な 3D 方法を選択してください。 プロトタイプに取り組んでいるのですか。 それとも、完全に機能する最終製品が必要ですか。 3Dプリント対象物の目的を考慮し、望ましい技術を選択する必要があります。 ご紹介した技術は、それぞれ異なる方法であなたの製作に貢献します。 詳しく見ていきましょう！

FDM

FDM 3Dプリント技術は、業界で最もよく知られている技術の1つです。 これは、フィラメントを使用して3Dモデルを生成します。

FDM印刷プロセスの性質上、非常に小さな隙間が層間にできることがあり、その結果、3D印刷オブジェクトの表面を通過する光の量が少なくなってしまうのです。 また、FDM方式の3Dプリンターを使用すると、レイヤーの線が目立ちやすくなり、光を分散させます。 この光の屈折が透明性の妨げとなるため、設計と製造プロセスを通じてこれを最小限に抑えることで、結果を大幅に改善することができます。

さらに、FDM 3Dプリンタを使用して透明印刷の最適な設定を見つけることは、マシンと選択した材料の両方の最適なパラメータを把握するための試行錯誤に依存するため、困難なプロセスです。 設定の中で調整しなければならないのは、材料の押出温度と流量、プリントベッドの温度、印刷速度、層の高さの厚さ、およびノズル径です。

SLA

SLA またはステレオリソグラフィーでは、ポリマー樹脂を使用して部品を製造する光化学プロセスを使用しています。 この 3D 印刷プロセスの強い利点は、層が非常に薄いことで、そのため、透明な 3D 印刷では非常に良い結果が得られます。 この 3D プリント方法は、滑らかな表面仕上げと高いレベルのディテールが求められる視覚的なアプリケーションに最適です。 ただし、SLA 3Dプリントにはサポート構造があり、ポストプロダクション段階で取り除く必要があるため、オブジェクトの最終的な外観に影響を与える可能性があることに留意することが重要です。

インクジェット技術

インクジェット 3D プリントは、最も進んだ付加製造技術の 1 つです。 これは、造形プラットフォームに樹脂を噴射することで機能します。 樹脂はすぐに紫外線硬化され、1層ずつ3Dモデルの形になります。

表面は非常に滑らかなので、高い寸法精度を得たい場合に採用すべき方法です。 ツーリング、ビジュアルプロトタイプ、完成品のいずれにも適しています。 細部の3Dプリントに最適な技術です。

結果は射出成形によく似ていますが、金型を必要としない積層造形プロセスが提供するすべての利点を備えています。 この 2 つの製造方法の比較については、射出成形と 3D プリントのブログ記事をご覧ください。

3D プリントの透明材料

3D 技術を決定したら、次のステップは正しい材料を選ぶということです。 さまざまな技術で材料は異なります。 3Dオブジェクトの目的と、それがどのように使用されるかに応じて決定する必要があります。 プロトタイプは、100％透明である必要はないかもしれませんが、多くのテストに耐える必要があります。 しかし、装飾的な要素は、それほど強度を必要としませんが、美的に美しくなければなりません。

FDM 3D プリント用の透明フィラメント

FDM（Fused Deposition Modeling）では、透明フィラメントの種類が多様で、最も幅広い材料を選択できますが、最も滑らかな表面は作れず、光が拡散して透明性は低くなっています。

透明な 3D 印刷用フィラメントは、以下のような多様なプラスチックから作られています。

ポリ乳酸 (PLA) フィラメントは、最も一般的に使用されている FDM 3D 印刷用材料です。 その透明度は、その品質に大きく依存します。 しかし、PLA フィラメントは、天然の原材料から作られているため、通常はわずかに黄色味を帯びており、生分解性もあります。

アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ABS）は、透明というより半透明な素材です。 これは、本来は透明でないものを透明にするために添加物を混ぜたからです。 より透明性を高めるためには、印刷後の仕上げが必要です。

PMMAは、他の材料と比較するとかなり鮮明に印刷され、さまざまな色が利用できます。

ポリカーボネート (PC) は、透明でありながら耐久性があり、光沢のある 3D 印刷用フィラメントです。

ポリエチレン テレフタル酸グリコール（PETG）は、おそらく最も透明な 3D 印刷用フィラメントです。

SLA 用透明樹脂

SLA 3D 印刷では樹脂を使用する必要があります。 透明な樹脂には多くのブランドがあります。 透明樹脂は、ポストプロダクションの前では必ずしも完全に透明ではありませんが、光学的に実行可能な作品を提供することができます。 樹脂で造形されたオブジェクトは、青みがかった色になることがあり、厚さ2cm以上のものではより顕著になります。 これは使用する樹脂によりますが、SLA透明樹脂は顔料を加えることで着色することも可能です。

透明樹脂

ポリジェット技術も、作品を 3D プリントするために樹脂に依存しています。 この感光性ポリマー液は、半透明の液体を表し、UV 光を使用して固化し、特に正確で滑らかな表面を実現します。 耐衝撃性に優れ、強度があるので、試作品や最終製品に最適です。 ポリジェット樹脂は、研磨することで最も透明感のある仕上がりにすることができます。

Sculpteoでは、VeroClear樹脂を提供しており、試作品と最終製品の両方に理想的です。 その用途は、ガラスレンズやライトパイプに代わるより耐性の高いものの提供から、透明なカバーの作成まで、多岐にわたります。 また、耐水性、耐熱性（45〜50℃）にも優れています。 お客様の製品を可能な限り透明にするために、Sculpteo では半透明と透明の仕上げを提供しています。 VeroClear Resin の仕様と、それがお客様のプロジェクトにどのように役立つかの詳細については、専用の材料ページを参照してください。

ポストプロダクション

多かれ少なかれ透明材料を使用して製作した 3D プリントの透明度を向上させるポストプロダクション処理は数多く存在します。 サンディング、樹脂ディッピング、スプレーやエポキシ塗装、アセトンによる蒸気平滑化、研磨（ポリジェットプリント用）などがあります。

3Dプリントしたものをサンディングする場合は、使用するサンドペーパーのグリットを段階的に上げていくことをお勧めします。 ポリジェット、SLA、FDMの3Dプリントはすべて研磨することができます。 手間はかかりますが、この方法により、光学的に透明な結果を得ることができます。

スプレーとエポキシのコーティングも、SLAとFDMの両方の3Dプリントに適しています。 非常に人気のある処理ですが、通常、複数のアプリケーションが必要です。

樹脂ディッピングは、SLA 3Dプリントにのみ使用される後処理方法です。 3Dプリントされたオブジェクトを樹脂に浸し、乾燥させるために取り除くというものです。 レンズのような平らなオブジェクトにのみ適しています。 仕上がりはクリアでとても滑らかです。

次の透明な3Dプリントプロジェクトを始める準備はできましたか？

この透明な 3D プリントのガイドで詳しく説明したように、さまざまな透明度の作品を作成するために、複数の可能性があります。 材料の正しい選択、最適なプリント設定と 3D モデル、ニーズに合った最適なテクノロジー、およびいくつかの後処理があれば、あなたも光学的に透明なオブジェクトを製作することができます。

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