金属粉末を用いる金属3Dプリンタの方式

金属粉末を用いる金属3Dプリンタには、さまざまな方式があります。ここでは、それぞれの方式の特徴をくわしく解説します。

パウダーベッド方式

パウダーベッド方式とは、金属粉末を敷き詰めて熱源を照射し、金属の溶融凝固を繰り返して設計した形状を造形する方式です。

造形を終えたあとは、固まっていない粉末を取り除く工程が必要です。

パウダーベッド方式には、レーザービーム方式と電子ビーム方式があります。

それぞれの特徴について、以下で解説します。

レーザービーム方式

レーザービーム熱源方式とは、金属粉末を敷き詰めてレーザービームを照射し、溶融と凝固によって造形物を作る方式です。

最も一般的な方式であり、多くの金属3Dプリンタで採用されています。

レーザービーム方式は、SLM方式やSLS方式とよばれる場合もあります。

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電子ビーム方式

電子ビーム方式とは、金属粉末を敷き詰めて電子ビームを照射し、その熱で金属粉末を溶融凝固し、設計した形状を造形する方式です。

レーザービーム方式では不活性雰囲気中で溶融や凝固が生じるのに対し、

電子ビーム方式では高真空中で溶融凝固させるため、より酸化を抑制した製品が作成できます。

レーザービーム方式

レーザービーム方式とは、レーザービームを照射して金属基材を溶融させ形成した溶融池に、金属粉末を連続供給して凝固する方式です。

ノズルやステージを移動させ、造形する仕組みになっています。

金属粉末の供給経路を切り替えれば、異なる種類の金属も使用可能です。また、速い速度で造形できるという特徴もあります。

メタルデポジション方式

メタルデポジション方式とは、溶融した金属基材に連続的に材料を供給し、金属を盛り上げて造形する方式です。

パウダーヘッド方式と比較すると、高速で造形物を作成できるというメリットがあります。

ただし、形状の精度が低いという特徴もあるため、使い分けが必要です。

メタルデポジション方式には、レーザービーム方式やアーク放電方式があります。

このうち、金属粉末を使用するのはレーザービーム方式です。

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バインダージェット方式

バインダージェット方式とは、敷き詰めた金属粉末の固めたい箇所のみに結合剤を噴射してグリーン体を作成させた後、

脱脂焼成して金属成形物を得る方式です。結合剤は液体であり、バインダーとよばれています。

結合剤は材料に含めるのではなく、別途噴射する点が大きなポイントです。

バインダージェット方式は、造形速度が速いというメリットがあります。

また、金属粉末の層によって全体が支えられているため、サポート材も必要ありません。

複雑な形状にも対応できます。

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