【後処理ガイド(SLS編)】サンドブラスト、表面処理、部品の染色・ペイント方法



これまで、SLS方式3Dプリンターは値段が高く、最高品質の工業用のものとして使われてきた歴史があり、ほとんどの業界にとって手の届かない存在でした。


そのため昔はSLS方式のような高品質の部品を作る場合、外注することが当たり前でしたが、今ではSLS方式3Dプリンターの価格は下がり、様々な業界でも導入が進められています。


あわせて、SLS方式で3Dプリントされたナイロンの部品は品質が高く、モールドで製作された部品と比べても、引張強さや剛性といった機械的性質も優れているという認識が広まり、様々な企業にてナイロンでの造形需要は高まってきました。


ナイロンパウダーを使用してSLS方式3Dプリンターで造形された部品は、その材料や方式に適した後処理をする必要があります。


また、SLA方式3Dプリンターでは造形後に造形物に付着したレジンを溶剤で洗い流しますが、SLS方式3Dプリンターで造形した後に余ったパウダー材料に関しては再利用して使用することが可能というメリットがあります。


この記事では、造形後に余ったパウダー材料の処理からサンドブラスト、部品の染色まで、後処理に必要になる工程について解説します。



SLSの制作後処理:基本編


SLS方式3Dプリンターで造形が完了したら、大まかに以下3つの後処理を行います。


・造形物の取り出し
・パウダーの回収
・サンドブラスト

ここでは、Formlabs社のSLS方式3DプリンターFuse 1 とパウダー回収ステーションFuse Siftを使用し、後処理工程を解説していきます。


各々で購入されたFuse Siftのようなパウダー回収ステーションを使っている方もいると思いますが、Fuse Siftと似た仕組みになっていると思うので、皆さんの後処理の参考になればと思います。


SLS方式も光造形と同様に、造形した部品の形や大きさ、造形方向など様々な要因が、後処理に影響してきます。


SLS方式にて造形が完了した後、部品を取り出す際に、まず気を付けたいことは「パウダーを無駄にしない」ということです。

造形後のパウダー回収は、SLS方式の特徴である”材料の再利用”を活かすためにとても重要です。この特徴を活かすためにも、1gも無駄にしないようにすることが大切になります。Fuse 1を例に挙げると、最大で70%のパウダーが再利用可能となっており、少しでも多くのパウダーを無駄にしないことの重要性がわかります。




造形物の取り出し


SLS方式3Dプリンターでの後処理の第一歩は、ビルドチャンバーを冷却させることです。


造形する大きさやその形の複雑さが故に、造形時間が24時間を超える場合、造形チャンバーの冷却に約10時間かかります。この冷却時間を短縮したい場合はFuse 1の扉を開けることや、Fuse Siftに移動させるで数時間の短縮が可能となります。


しかし、ビルドチャンバーの急速な冷却は造形物の歪みや反りを生む可能性があります。早く冷却する場合は、造形物の歪みなどのリスクを考慮して行いましょう。


造形の質が高い必要がある場合は、Fuse 1のタッチスクリーンに表示されている残りの冷却時間を参考にビルドチャンバーを取り出しましょう。


Fuse 1以外のSLS方式3Dプリンターを使用する場合は冷却時間をタイマーで測るのがおすすめです。


SLS方式3Dプリンターで造形されるものにはサポートが不要なので、サポートを取り除いたり、削ったり、ハンマーやスクレイパーを使用して造形物をプラットフォームからはがすといった作業は必要はありません。


完成した部品をパウダーの山から手で取り出し、表面に付着したパウダーをはらうだけです。


表面に付着したパウダーをはらう時に、小さなブラシを使うと便利ですし、他にも細かな隙間に残ったパウダーは歯ブラシほどの大きさのものを使用すると良いでしょう。


より完璧にパウダーを取り除きたい場合は、サンドブラストをする必要があります。

Fuse 1を使用して造形したものには”サーフェイスアーマー”と呼ばれる半焼結した部分が表面に残るので、それもサンドブラストで綺麗に取り除くことができます。

サンドブラストやサーフェイスアーマーについては後に詳しく解説します。



パウダーの回収


造形後、部品を取り出す際に出る、余ったパウダーの回収はとても重要です。

このパウダーの回収に最適な方法は掃除機のように吸引して残さず回収することです。


Fuse 1でNylo