3Dレイヤリングまたは3D印刷とも呼ばれるステレオリソグラフィーを使用すると、CAD図面から固体のプラスチック製の3次元（3-D）オブジェクトを数時間で作成できます。部品の適合性を検証したい機械エンジニアであろうと、発明のプラスチックプロトタイプの作成を検討している発明者であろうと、ステレオリソグラフィーを使用すると、CAD図面を実際のオブジェクトにすばやく簡単に変換できます。
3D印刷は、私たちが住んでいる時代の非常に良い例です。以前は、部品のプロトタイプを作成するのに数か月かかる可能性がありました。今日では、数時間で実行できます。商品を思いつくことができれば、2日後には実用モデルを手に持つことができます！今回のエディションでは、PT CAM（Piedmont Triad Center for Advanced Manufacturing）のステレオリソグラフィーサービスビューローのツアーに参加し、関連するすべてを理解し、このテクノロジーによって生成された実際の3Dモデルを確認します。
- ステレオリソグラフィーマシン
- ステレオリソグラフィープロセス
- ステレオリソグラフィーで作成できるもの
- ステレオリソグラフィーのコスト
ステレオリソグラフィーマシン
PT CAMは、3- DSystemsによって製造されたステレオリソグラフィーマシンを使用しています。
このマシンには4つの重要な部分があります。
- 数ガロンの液体フォトポリマーで満たされたタンク。フォトポリマーは透明な液体プラスチックです。
- タンクに浸された穴あきプラットフォーム。印刷プロセスが進むにつれて、プラットフォームはタンク内を上下に移動できます。
- 紫外線レーザー
- レーザーとプラットフォームを駆動するコンピューター
フォトポリマーは紫外線に敏感であるため、レーザーがフォトポリマーに触れると、ポリマーが硬化します。
ステレオリソグラフィー装置（SLA）の隣に立つと、各層を構築するレーザーを実際に見ることができます。
ステレオリソグラフィープロセス
基本的な印刷プロセスは次のようになります。
- CADプログラムでオブジェクトの3Dモデルを作成します
- ソフトウェアの一部がCADモデルを薄い層に切り刻みます-通常は5〜10層/ミリメートル
- 3-Dプリンターのレーザ『塗料』層の一方、液体露光プラスチックタンク内に、それを硬化させます
- プラットフォームが数分の1ミリメートルのタンクに落下し、レーザーが次の層をペイントします
- このプロセスは、モデルが完成するまで、レイヤーごとに繰り返されます
これは特に迅速なプロセスではありません。作成されるオブジェクトのサイズと数によっては、レーザーは各レイヤーに1〜2分かかる場合があります。通常の実行には6〜12時間かかる場合があります。大きなオブジェクトの場合、数日にわたる実行が可能です（上記のマシンの最大サイズは、3次元で10インチ（25 cm）のオブジェクトです）。
CADプログラムでオブジェクトの3Dデザインを作成することから始めます。この設計は、構築前に、トレイからわずかに持ち上げるサポートと、構築中に必要な内部ブレースを使用して調整されます。次に、SLAはオブジェクトを自動的に（そして無人で）レンダリングします。プロセスが完了すると、SLAによってプラットフォームが引き上げられ、最終的に3Dオブジェクトが作成されます。オブジェクトが小さい場合は、必要に応じて同時に複数のオブジェクトを作成できます。それらはすべてトレイ上で隣り合って座っています。
次の写真は、構築が完了した後のトレイを示しています。同時にいくつかの同一のオブジェクトが作成されています。
実行が完了したら、オブジェクトを溶剤ですすぎ、プラスチックを完全に硬化させる紫外線オーブンでオブジェクトを「焼き付け」ます。
ステレオリソグラフィーで作成できるもの
ステレオリソグラフィーを使用すると、想像できるほぼすべての3D形状を作成できます。CADプログラムに組み込むことができれば、おそらく作成することができます。唯一の注意点は、構築プロセス中の構造的完全性の必要性です。場合によっては、印刷または硬化段階で崩壊しないように、内部ブレースをデザインに追加する必要があります。
このページの写真は、PTCAMで作成された典型的なオブジェクトを示しています。軽量でポリスチレンプラスチックの強度があります。取り付けや穴あけなどができるので、実際に使ってみることができます。たとえば、椅子の製造元は、ステレオリソグラフィーを使用してさまざまなアームレストの形状を作成し、実際の椅子でそれらを試して、どのように感じるかを確認します。
ステレオリソグラフィーのコスト
ステレオリソグラフィーは安価なプロセスではありません。マシン自体は通常250,000ドル以上の費用がかかります。ポリマーと溶剤によって発生するヒュームのために、それらをベントする必要があります。ポリマー自体は非常に高価です。ステレオリソグラフィーで使用される一般的なフォトポリマーであるCibaToolSL5170樹脂は、通常、1ガロンあたり約800ドルの費用がかかります。これらの理由から、大企業以外の場所でステレオリソグラフィーマシンを見つけることはめったにありません。
ただし、小規模な店舗や個人がステレオリソグラフィーの利点を利用できるようにするサービスビューローがあります。たとえば、PT CAMは1時間あたり55ドルでステレオリソグラフィーを実行するだけでなく、企業が1時間あたり30ドルという低価格で時間のブロックを購入できるようにします。これは安くはありませんが、独自のSLAと樹脂を購入したり、部品を機械加工したりする場合と比較すると、非常にお買い得です。あなたはできる電子メールで送信お使いのCAD設計はPT CAMにと、多くの場合、あなたの部品は、一両日中にあなたに戻って出荷されます。短いサイクルタイムは、ステレオリソグラフィーの最も魅力的な点の1つです。
この記事の作成に協力してくれたJoelLeonard、Jerry Watkins、SteveOneyearに特に感謝します。
