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ハイスピード&高品質!光造形3DプリンタForm 3+の魅力とは?【性能・材料・必要なものまで徹底紹介】



こんにちは、YOKOITO Formlabs Shopを運営する株式会社YOKOITOです。


今回は、アメリカの3DプリンタメーカーFormlabs社の光造形3Dプリンタ「Form 3+」についてご紹介したいと思います。


Form 3+の性能や、使える材料の紹介、機器導入に必要なもの、

作業が楽になる商品などもご紹介しますので、

3Dプリンタの導入をご検討中の方(もちろん初心者の方も!)、

Formlabs製品に興味のある方など、

とにかく光造形3Dプリンタに興味のある方、ご参考いただけたら幸いです。




光造形3Dプリンタ初導入の人にもおすすめしたい!Form 3+とは?


世界で70,000台以上の導入実績がある、アメリカの3DプリンタメーカーFormlabs社から発売されている最新の光造形3Dプリンタです。


ちなみにこれまでは「Form 3」という従来機がありましたが、2022年1月より「Form 3+」として生まれ変わっています。





とにかく速くて精度抜群、Form 3+の性能


Formlabs社の特許技術である、LFS(Low Force Stereolithography)方式の採用により、一般的な光造形方式”SLA方式”の課題であったタンクと造形物の”引き剥がし動作”から起こる積層の変形が最小限に抑えられて、高精度かつ再現性の高い造形が可能になりました。

▲左がForm 2で造形したもの、右がForm 3+で造形したもの。透明な材料はさらに透明度が増しました。



また、レーザの高出力化などの改善により、

造形スピードも従来機と比べると20%~40%も速くなっています。


例えば、Tough 1500というエンジニアリング系レジンを使用したモデルの場合、

造形時間8時間4分(Form 3の場合)⇨4時間53分(Form 3+の場合)と、精度はそのままで造形スピードを40%近く上げることに成功しています。




初心者にも優しいインターフェース


Form 3+には、3Dプリンタにタッチパネルがついています。

タッチパネルには、造形開始までのプロセスが丁寧に表示され、レジンタンクや材料の設置方法、起動までの各種チェック事項が簡単に確認できます。


迷うことなく造形をスタートでき、3Dプリンタが初めての方にも優しいUIです。


▲タッチパネルはForm 3+下部についています




高性能ヒーティングシステムで造形失敗も大幅減


3Dプリンタはネットショップでも安価で買える時代になりました。

しかし、安価なものは造形成功率がちゃんとしているのかどうかは不安ですよね。


”ヒーティングシステム”が造形成功率上昇のキーの一つです。


Form 3+では、本体に備わっているヒーティングシステムで、レジンを適温まで自動で温めてくれることにより、

造形開始までの時間が短縮され、そしてムラなく温まったレジンにより安定した造形成功率を誇ります。


安価な3Dプリンタには、このヒーティングシステムが搭載されてない、もしくは弱い場合があり、レジン温度が適温まで上がらず、造形が失敗してしまう場合があります。


また、Form 3+で改良されたヒーティングシステムでは、レジンに近いところでより正確にレジンの温度を測定し、周囲に左右されずにより速く、より一貫して造形をスタートしてくれるようになったので安心です。




材料交換も簡単!カートリッジ式のレジン材料とレジンタンク


一般的な光造形3Dプリンタで多いのが、

レジン材料を手動で供給しなければければならず、造形中も足りなくなったレジンを自分で供給するという作業を繰り返さなくてはいけません。

手動でやる分、造形途中もレジン残量を気にかけなければならず、レジンが飛び散る恐れもあり、掃除も大変ですよね。


また、レジン材料の交換時に、レジンが入ったトレーからレジンを抜き、清掃しないと別のレジン材料に交換できない機種もあります。


Form 3+の場合、Formlabsの専用のレジンカートリッジとレジンタンクを使います。

カートリッジタイプになったことで手動でのレジン供給が不要になり、造形中もレジンタンクのレジンを自動で供給してくれます。


自分でレジンを供給しなくてよくなる分、汚れる心配も減り、掃除も楽になります。

専用のレジンタンクも、使用したいレジン材料の種類分用意することで、材料交換時にトレーからレジンを抜いて清掃する手間が一切なくなります。


そしてFormlabsのレジン材料の種類はなんと20種類以上!(Form 3B+で造形可能な生体適合性レジンも含む)


レジン材料の切り替えもこのレジンカートリッジとレジンタンクを交換するだけで、たった数十秒〜数分で完了です。


レジンカートリッジとレジンタンクについての詳しい記事は以下でご紹介しています。







Form 3+ 1台で18種類のレジン材料の使用が可能、どんなレジン材料がある?


材料の種類の多さはFormlabsの最大の強みとも言えます。


実際にForm 3+では1台でなんと18種類のレジン材料の使用が可能です。(生体適合性レジン使用可能な光造形3Dプリンタ「Form 3B+」ではさらに増えます!)

今後もレジン材料の種類は増えていくでしょう。


前述の通り、材料の切り替えはレジンカートリッジとレジンタンクの交換だけなので、複雑な設定も必要なく多種多様なレジンをForm 3+ 1台で使うことが可能です。


レジン材料の種類には、曲げに強い素材、硬い(高剛性)素材、強度のある素材、高い温度に耐えられる素材やゴム・シリコンのように柔らかい素材など様々。


次ではそれぞれのレジン材料について簡単に説明します。



汎用性が高く、速く造形できる種類も!スタンダード系レジン


スタンダード系レジンは、繊細かつ正確なディテイルを表現できる汎用性のあるレジンです。

研磨や塗装もしやすい素材で、モックアップやフィギュアなど造形を美しく見せたい用途に適しています。

他にも造形スピードがその他のスタンダード系レジンの最大4倍速いレジン材料などもご紹介します。



Black Resin(ブラック)

ブラックレジンはスタンダード系レジンの中でもマットな質感のレジン材料です。光沢のない不透明な表面は、細かい特徴を正確に出したい時に適しています。

用途:高精細なプロトタイプや模型製作に 推奨使用期限:24ヶ月 積層ピッチ:25、50、100ミクロン



Grey Resin(グレー)

グレーレジンは光沢のない灰色のレジン材料です。塗装などの表面仕上げを目立たせたい時や細かい特徴を正確に出したい時に適しています。

また造形物の写真撮影にも最適です。

用途:高精細なプロトタイプや模型製作に 推奨使用期限:24ヶ月 積層ピッチ:25、50、100、160ミクロン



Clear Resin(クリア)

クリアレジンは透明度の高いレジン材料です。内部チャネル確認用や光を通す必要がある用途に適しています。

用途:透明度を必要とする高精細なプロトタイプや模型製作に 推奨使用期限:24ヶ月 積層ピッチ:25、50、100ミクロン



White Resin(ホワイト)

ホワイトレジンは、肉薄の時はわずかに半透明になる光沢のない白色のレジン材料です。光沢のない表面は、細かい特徴を正確に出したい時に適しています。

用途:高精細なプロトタイプや模型製作に 推奨使用期限:24ヶ月 積層ピッチ:25、50、100ミクロン



Grey Pro Resin(グレープロ)

グレープロレジンは時間が経過しても変形しにくく、汎用性の高い素材です。コンセプトモデル、機能的なプロトタイピングや繰り返し使用または取り扱うことを前提としたパーツの製作に適しています。

高精細、程よい肌触り、劣化しにくい素材をご希望の方はグレープロを試してみてください。

用途:高精細で機能的なプロトタイプ 推奨使用期限:24ヶ月 積層ピッチ:50、100ミクロン



Draft Resin(ドラフト)

ドラフトレジンはその他のスタンダードレジンより最大4倍も造形スピードが速いレジン材料です。初期段階のプロトタイプや迅速な反復検証に適しています。


用途:初期プロトタイピングなど高速造形が求められるもの

推奨使用期限:24ヶ月

積層ピッチ:100、200ミクロン



Color Kit(カラーキット)

カラーキットは液体レジン用として開発された初の総合彩色ソリューションです。元となるレジンに付属の専用染料を加えることで、仕上げや塗装等の手作業を行うことなく様々な色彩での3Dプリントができます。

現在16色の配合レシピが公開されておりますが、染料の配合次第では、様々な色が作成できます。


用途:カスタムカラーでのプロトタイピング、アート作品やデザイン製品、模型

推奨使用期限:24ヶ月

積層ピッチ:25、50、100ミクロン



耐熱、高強度、高剛性、エラストマー素材も!エンジニアリング系レジン


エンジニアリング系レジンは高強度や耐熱性、耐衝撃性や柔軟性など、多くの用途を持つレジン材料です。

材料の種類は全9種類!使用環境や用途に合わせて材料を選ぶことができます。


Tough 2000 Resin(タフ2000)

タフ2000はFormlabsエンジニアリング系レジンの中で強度と柔軟性をバランスよく備えたレジン材料です。高い強度の求められるプロトタイピングに最適です。


用途:頑丈な治具や固定具、強度の必要なプロトタイプ、ABSに似た強度と柔軟性

推奨使用期限:18ヶ月

積層ピッチ:50、100ミクロン



Tough 1500(タフ1500)

タフ1500はFormlabsのエンジニアリング系レジンの中で最も復元力があるレジン材料です。造形したパーツは堅くしなやかで、繰り返し負荷がかかった時、その荷重に合わせて曲がり、すぐに元に戻る復元力があります。

また、長時間の皮膚接触用途が可能です。


用途:繰り返したわむ必要のある治具や固定具などに、PP並みの強度と堅さが必要な時に、皮膚接触用途に

推奨使用期限:12ヶ月

積層ピッチ:50、100ミクロン



Durable Resin(デュラブル)

デュラブルは高密度ポリエチレン(HDPE)を模したレジン材料です。割れにくく曲げに対して粘りのある材料です。耐衝撃性が必要な部品や、ヒンジのように靭性が必要な部品の試作に最適です。


用途:高密度ポリエチレン(HDPE)製品のプロトタイプの施策、耐衝撃性が必要なパーツ

推奨使用期限:24ヶ月

積層ピッチ:100、200ミクロン



ESD Resin(イーエスディー)

イーエスディーはわずかな導電性があり、静電気散逸性を備えたレジン材料です。生産現場環境での使用に耐えられるように設計された静電気散逸性パーツ製作に適し、高い費用対効果が見込めます。


用途:ESDセーフな試作品や最終品パーツ、電子製品製造用の工具や治具・固定具

推奨使用期限:12ヶ月

積層ピッチ:50、100ミクロン



Rigid 4000 Resin(リジッド4000)

リジッド4000は、硬度と精度の高い素材として設計されたレジン材料です。光沢のある表面に仕上げられるよう、ガラスで強化されています。時間が経過しても変形しにくい特性を持っています。負荷がかかる一般的な用途のパーツを造形したい時に最適です。


用途:薄壁のパーツ、マウントやブラケット、治具や固定具など

推奨使用期限:24ヶ月

積層ピッチ:50、100ミクロン



Rigid 10K Resin(リジッド10K)

リジッド10Kはガラスを含有するレジン材料です。リジッド4000と比べて、耐熱性・耐薬品性・硬度・強度が向上しています。どのような条件の下でも構造の完全性を維持できるように設計されています。


用途:薄壁のパーツ、マウントやブラケット、治具や固定具など

推奨使用期限:18ヶ月

積層ピッチ:50、100ミクロン



Flexible 80A Resin(フレキシブル80A)

フレキシブル80Aは剛性が高く、ソフトタッチの素材です。柔らかさと強度をバランスよく両立させているので、繰り返し使用しても、曲げ・圧縮に耐えられるように設計されています。緩衝材、制振材や衝撃吸収材の製作に最適です。


用途:ハンドル・グリップ・オーバーモールドの試作、軟骨や靭帯の組織構造の模型など

推奨使用期限:24ヶ月

積層ピッチ:50、100ミクロン



Elastic 50A Resin(エラスティック50A)

エラスティック50Aは高い伸び率やエネルギー収支比が求められる用途に適したレジン材料です。曲げたり伸ばしたり、圧縮させたり、繰り返し使っても破れないプロトタイプを製作したい時に適しています


用途:シリコンタイプのプロトタイプなど

推奨使用期限:24ヶ月

積層ピッチ:100ミクロン



High Temp Resin(ハイテンプレジン)

ハイテンプは最高238°Cの高温環境で機能的なプロトタイプを製作する時に使用される素材として設計されたレジン材料です。高温環境に耐えられるパーツ製作をする時に最適です。


用途:高温環境で使用される製品のプロトタイプなど

推奨使用期限:24ヶ月

積層ピッチ:25、50、100ミクロン



鋳造、ジュエリー制作に!ワックス系レジン

ワックス系レジンは鋳造やジュエリー製作に適しています。

現在は2種類、Formlabsから発売されています。


Castable Wax Resin(キャスタブルワックス)

キャスタブルワックスでは、ろうを20%含んでおり、入り組んだディテールまで捉え、二次硬化をしなくても滑らかな表面と高い強度が得られます。灰を出さずに燃え尽きるように開発された鋳造用のレジン材料です。


用途:ロストワックス鋳造が必要なもの、特注の試作品製作など

推奨使用期限:24ヶ月

積層ピッチ:25、50ミクロン



Castable Wax 40 Resin(キャスタブルワックス40)

キャスタブルワックス40はワックス含有率40%の低膨張性レジン材料なので、穴開けや彫り込みといった様々な装飾にも対応できる優れた鋳造性が得られます。灰を出さずにきれいに燃え尽きるように開発された鋳造用のレジン材料です。


用途:ディテールの細かいジュエリー・大ぶりのパーツなど鋳造が難しいとされているものの製作

推奨使用期限:24ヶ月-48ヶ月

積層ピッチ:25、50ミクロン



Form 3B+では、生体適合性を用いたレジンも使用可能!


生体適合性を用いたレジン材料を使いたい場合は、Form 3+ではなくForm 3B+という光造形方式3Dプリンタを使います。

Form 3+とForm 3B+の違いは"生体適合性を用いたレジン材料が使えるか/使えないか"の差になり、その他の機能や精度はForm 3+と変わりません。

Form 3B+で使える生体適合性を用いたレジン材料は以下2種類になります。


BioMed Amber Resin(バイオメッドアンバー)

短期的に皮膚や粘膜と接触する必要がある生体適合性パーツの造形用として開発されたレジン材料です。堅く機能的で強度が高い医療グレードの素材になります。


用途:医療機器の試作品、短期間の生体適合性を必要とするパーツなど

推奨使用期限:24ヶ月

積層ピッチ:50、100ミクロン



BioMed Clear Resin(バイオメッドクリア)

USP(米国薬局方) Class VI認証済みの、長期間の皮膚や粘膜との接触を想定されたレジン材料です。一般的な滅菌方法に対応し、耐久性や低吸水性に優れています。


用途:医療機器の試作品、長期的な生体適合性を必要とするパーツなど

推奨使用期限:24ヶ月

積層ピッチ:100ミクロン




後処理も簡単!自動化された洗浄と二次硬化


光造形3Dプリンタで造形したものの後処理工程の中には、「造形物を溶剤で洗浄する」と「造形物を二次硬化する」という工程があります。


洗浄時間と二次硬化時間や温度設定もレジン材料それぞれに細かく定められており、その通りに洗浄&二次硬化を行わないと造形物が歪んでしまったり、せっかく用途に適したレジン材料を使用しても物性が最大限に引き出されない場合があります。


ただ、どうしてもこれらを手作業で後処理を行うと、タイマーを使い自分で時間を計る手間や、洗浄が十分にできない、作業中の高速時間が長いなど、時間的コストの発生や物性をうまく引き出せないなどのリスクも発生してしまいます。


そこでワンクリックで自動で洗浄/二次硬化をしてくれるForm WashとForm Cureの使用がおすすめです。



時間設定するだけ、隅々までレジンを洗い流せる自動洗浄機「Form Wash」


物性を最大限に引き出すために、それぞれのレジン材料ごとに設定された適切な洗浄時間を守る必要があり一見面倒ですが、Form Washではその作業が簡単に行えます。


Form Washを使用する際、Form 3+で造形が完了した造形物をビルドプラットフォーム上から剥がさずそのままセット可能で、時間を設定すると自動で洗浄が始まります。


Form Wash内の溶剤(IPA)がプロペラで攪拌され、造形物に残っているレジンを隅々まで洗い流します。


洗浄後は自動でForm Washの蓋があき、自動で造形物を取り出してくれます。洗浄をしすぎてしまうと造形物が歪んでしまう場合もあるので、洗浄のしすぎを防いでくれます。




簡単&正確な時間と温度設定で、自動二次硬化が可能「Form Cure」


二次硬化は物性を引き出すために必要な手順で、造形物表面のベタつきを取って、素手で触っても問題ない状態にする工程です。それぞれのレジン材料ごとに設定された適切な温度と時間で造形物を硬化させる必要があります。


二次硬化を完全自動化したのがForm Cureです。内蔵ヒーターで庫内を硬化に最適な温度に保ち、材料の硬化に最適な405nmの波長の光を造形物を回転させながら満遍なく照射します。


タイマーと温度を設定するだけで二次効硬化させることができ、材料の物性を簡単かつ確実に引き出すことができます。



実はサポート材の取り外しも楽に、「ライトタッチサポート」


光造形3Dプリンタで造形するには、サポート材が欠かせませんが、それの取り外しが手間だったり、サポートの痕が残ってしまいその後の研磨などの後処理に時間がかかってしまうのが難点です。


その後処理を格段に改善させる「ライトタッチサポート」という技術がForm 3+にはあります。


Form 3+特有の造形方法により、サポート材をより細く、接点を小さくすることが可能なので、サポートの取り外しが手軽になり、接合部表面もより滑らかになりました。


また、生成されるサポート先端の形状は、使用するレジン材料に応じて違います。例えば、キャスタブルワックスレジンの場合は、毛先のように先が細くなっているサポートが生成されます。

▲左がForm 2のサポート(ライトタッチサポートなし)/右がForm 3+のライトタッチサポート




Form 3+を導入する時に必要なものとは?


では、実際に初めてForm 3+を導入する時に必要なものは何かを紹介します。


Formlabsから発売されている商品で必要なものは以下になります。


・Form 3+ 光造形3Dプリンタ本体

・ビルドプラットフォーム(まずは1つでOK)

・レジンタンク(レジン材料の種類ごとにレジンタンクは必要です)

・レジンカートリッジ(用途に適したものを選ぶ、初めて使うレジンは2本あると便利)

・Form Wash(あると便利)

・Form Cure(レジンによっては必須のものもあるので、あったほうが良い)


上記に加え、IPAなどの洗浄液も必要となります。


その他、ネットなどで購入が可能なあると便利な消耗品もありますので、

以下のブログから参考にするとより便利になるかもしれません。





最後に


光造形3DプリンタForm 3+の性能と、使える材料、そして後処理機やその他導入に必要なものなど一通りご紹介しましたが、いかがでしたでしょうか?


FormlabsはこれまでForm 2、Form 3と約70,000台以上の3Dプリンタを販売した知見から、よりユーザーにとって便利で使いやすく改良されたForm 3+を発表しています。


もし新しく3Dプリンタの導入を検討されている方がいましたら、時間も手間も省けるForm 3+を試してみては?


▲デスクトップ型3Dプリンター「Form 3+」の詳細はこちら



Σχόλια


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