プロトタイプ、カスタム部品、生産工程などで積層造形 (3D プリンティングとも呼ばれる) に手を出したことがある方は、SLA と SLS が交換可能であるかのように議論しているのを聞いたことがあるでしょう。ネタバレ：そうではありません。過去 8 年間、SLS 印刷サプライヤーを経営してきた私は、この 2 つを混同している人が多すぎるのを見てきました。正直に言うと、間違ったテクノロジーを選択すると、プロジェクトが軌道に乗る前にプロジェクトが台無しになる可能性があります。今日は、SLS 印刷と SLA 印刷の実際の違いを説明します。紛らわしい専門用語は使わず、電話をかけるために必要な率直な話をします。
まず、全員が同じ認識を持てるように、基本から始めましょう。 SLA は Stereolithography の略で、世の中で最も古い 3D プリンティング技術で、すべてが 80 年代に始まったような古いものです。 SLS は選択的レーザー焼結のことであり、少し後に登場し、通常はより現代的な工業グレードのオプションとして引用されます。しかし、類似点は？どちらもレーザーを使用してパーツをレイヤーごとに構築しますよね?それを超えて、部品の作り方から、使用できる材料、最終製品の強度と耐久性まで、まったく異なる競技です。
それぞれのテクノロジーが実際にどのように機能するかについて始めましょう。そこに主要な違いがあるからです。 SLA の場合、プロセスは非常に簡単です。液体のフォトポリマー樹脂を容器に入れ、UV レーザーでその樹脂の特定の領域をザッピングします。レーザーは、照射された場所で樹脂を硬化（硬化）させ、その層をその下の層に接着させます。レイヤが完成すると、ビルド プラットフォームがわずかに下がり、リコータ ブレードが液体レジンの新しいレイヤを滑らかにし、このサイクルが繰り返されます。とても簡単ですが、ここに問題があります。プリント全体にわたってパーツ全体が液体樹脂の中に置かれているのです。それが完了したら、それを取り出し、イソプロピルアルコールで未硬化の樹脂を洗い流し、オーブンまたはUVライトの下で後硬化して完全な強度を得る必要があります。最後のステップを省略すると、パーツがゴムのようになったり、バラバラになったりします。
さて、SLS 印刷ですが、私の意見では、ここがより産業的になるところです。 SLS は液体樹脂の代わりに、微細なプラスチック粉末 (通常はナイロン) の床を使用します。ここでの CO2 レーザーは単に材料を硬化するだけではなく、焼結します。つまり、粉末粒子を十分に溶かして固体層を形成します。 SLS の大きなトリックは次のとおりです。部品の周囲の未焼結粉末が内蔵のサポート構造として機能します。追加のサポートは必要なく、後で取り外す必要もなく、奇妙な跡や損傷もありません。プリントが完了したら、ベッド全体を引き出し、余分なパウダーを軽くたたき落とすだけで準備完了です (滑らかに仕上げるためにエアまたはビードブラスターで吹き付ける必要がありますが、SLA の後処理よりもはるかに手間がかかりません)。このサポート機能は状況を一変させます。部品に奇妙なオーバーハング、中空セクション、または複雑な形状がある場合、SLS は SLA ほど気にしません。
次に材料です。ここでは、時には公平な戦いでさえありません。 SLAはフォトポリマー樹脂しか使っていないのですが、その多くは脆いのですよね？確かに、柔軟な樹脂や高温のものもありますが、それらはすべて液体ベースであるため、曲げたり大きなストレスを与えたりすると破損する傾向があります。一方、SLS 印刷は粉末がすべてであるため、より多くのオプションが得られます。標準的な頼りになるのは PA12 で、機能プロトタイプから最終用途部品まであらゆる用途で非常に人気があります。もう少し硬いものをお探しの場合は、追加の剛性や耐熱性が必要な部品用に SLS ガラス繊維入りナイロンも提供しています。マルチジェット フュージョン プリンティングに関する当社のページをチェックしていただければ、これも当社が提供する粉末ベースの技術であり、SLS に似ていますが、独自の利点もあります。 SLS では、ポリプロピレン、TPU、その他の特殊パウダーも使用できますが、これは SLA ではほとんど前例のないことです。ここでの耐久性は昼も夜も変わりません。SLS パーツは、衝撃、繰り返しの使用、屋外条件に対して、どの SLA 樹脂パーツよりもはるかに優れた耐久性を備えています。
次に、部品の品質と使用例について説明します。フィッティング、寸法の確認、またはプレゼンテーションに適した見栄えを目的としたプロトタイプを作成している場合は、SLA が機能します。 SLS ではそれほど鮮明に認識できない可能性のある、小さなテクスチャ、細い線、複雑な穴など、非常に鮮明なディテールが得られます。しかし、そのプロトタイプを機能させる必要がある場合はどうでしょうか? SLS が最適な方法です。樹脂が脆すぎるため、最初のテストで破損した SLA 部品を持ったお客様が当社に来られました。 SLS パーツも等方性です。つまり、強度はどの方向でも同じです。 SLA パーツは異方性であることが多いため、層のラインに沿って弱く、引っ張られたり押されたりするものには役に立ちません。
特にプロトタイプからの移行を考えている場合、コストとスケーラビリティも大きな問題となります。 SLA は 1 ～ 10 個の部品のような小さなバッチには最適ですが、部品を追加すると、樹脂と後処理のために部品あたりのコストが跳ね上がります。 SLS は、中規模から大規模のバッチに対してもはるかにコスト効率が高くなります。パウダー サポートが組み込まれているため、1 つのビルド ベッドにさらに多くのパーツを入れ子にすることができます。50 個の小さな機能パーツを 1 つの SLS プリントに詰め込んだことがありますが、これには 5 回の個別の SLA ジョブが必要になります。これは、プロトタイプから少量生産に移行する企業にとって大きなメリットとなります。
待ってください、公平を期すために、それぞれの欠点も指摘しておく必要があります。 SLA の大きな欠点: 使用できるのは樹脂に限定され、部品には後処理 (洗浄、硬化) が必要で、サポートには跡が残る可能性があり、サンディングが必要で、部品の耐久性はかなり低いです。ただし、SLS は完璧ではありません。パーツは SLA ほど鮮明ではなく (ファイン パウダー グレードを取得しない限り)、後処理 (パウダーの吹き飛ばし) により表面にわずかなテクスチャーが残る可能性があり、これを化粧品パーツとして望まないクライアントもいます。また、非常に小さなものを作成している場合は、SLS よりも SLA の方が細かい部分でうまく機能する可能性があります。
実際の例をあげましょう。昨年、自動車業界からクライアントが来ました。彼らは、温度変化、振動、繰り返しの開閉に耐えられる、自動車の内装用の小さなブラケットを必要としていました。最初に SLA サービスからプロトタイプを入手しましたが、最初のネジを締めたときに壊れてしまいました。彼らは PA12 を使用した SLS 印刷に切り替えましたが、そのブラケットは 6 か月後のテスト車両でも依然として強力に機能しています。別のクライアントは、Kickstarter 用のカスタム ジュエリーを作成していました。彼らは彫刻に非常に細かいディテールが必要だったので、マーケティング写真に必要なシャープなラインを実現する SLA を採用しました。それが重要です。すべては、その部分が何をする必要があるかということになります。
自分のプロジェクトにどれが適しているかまだわからない場合は、簡単なチートシートを要約してみましょう。非常に詳細なディテール、あまりストレスのかからない装飾的なパーツ、またはコンセプト チェック用の小さなプロトタイプが必要な場合は、SLA を使用してください。機能部品、耐久性、複雑な形状、バッチ生産、または実際の使用に耐える必要があるものが必要な場合は、SLS 印刷を使用してください。また、PA12 印刷や SLS ガラス充填ナイロン オプション、あるいは代替としてのマルチジェット フュージョン 印刷など、当社の特定の SLS プロセスがどのように機能するかについて興味がある場合は、先ほど述べたリンクをチェックしてください。材料、部品の仕様、各サービスの仕組みについてさらに詳しく説明しています。
結局のところ、私はこれを長く続けてきて、適切な 3D プリンティング技術を選択することは仕様だけではなく、プロジェクトに実際に機能する部品を入手することが重要であることを知りました。 SLS 印刷サプライヤーとして、私たちは新興企業から大手製造会社まであらゆる企業と協力しており、私たちの仕事は、何があろうともその要求を支援することです。プロジェクトを計画している場合、材料について質問がある場合、または SLS またはプロトタイプ部品の見積もりを取得したい場合は、お気軽にお問い合わせください。私たちは、SLA と SLS を混同することで多くの人が犯す間違いを避けるためにここにいます。
積層造形プロセス、部品テスト、材料特性の詳細については、次の参考資料をご覧ください。
- Gibson, I.、Rosen, D.、および Stucker, B. (2015)。積層造形テクノロジー: 3D プリンティング、ラピッド プロトタイピング、およびダイレクト デジタル マニュファクチャリング。スプリンガー。
- ASTMインターナショナル。 （2021年）。積層造形の標準用語 – 一般原則 – 用語 (ASTM F2792-21)。
- クー、ZX、他（2015年）。選択的レーザー焼結材料とプロセスのレビュー。製造と材料加工ジャーナル、1(1)、4.
- 製品開発・管理協会（2020年）。製品開発におけるラピッドプロトタイピング: 実践ガイド。 PDMA。