ステレオリソグラフィー—21世紀における関連性を保つ
30歳になることは、振り返りの時期を招きます。1988年にステレオリソグラフィー（SL）が最初の実用的な3D印刷技術として商業化されて以来、付加製造の風景は劇的に変化しました。実際、「3D印刷」と「付加製造」という用語は、最近の数年間で一般的な言葉として登場しました。.
近年、付加製造の範囲は劇的に変化しました。熱硬化性および熱可塑性材料、さらには金属を含む技術が急増しています。2017年のウォーラーズレポートでは、幅広い技術にわたる96の異なるAM機器サプライヤーがリストされています。SLの初期から、機器、ソフトウェア、材料の進歩は大きく、コンピュータの性能向上と3D CADの普及と同時に進展しています。特許が切れ、新しいプレーヤーが国際市場に参入するにつれて、初期技術供給基盤内の競争は激化しています。それでは、この若い技術の祖父には何が待っているのでしょうか？
ステレオリソグラフィー（SL）は、すべての付加製造プロセスと同様に、機械加工なしで3Dコンピュータモデルを物理的な形状に変換する手段を提供します。材料の性能特性は、3D印刷の方法論と組み合わさり、アプリケーションの能力を形成します。今日、355 nmレーザーに基づくSL技術の固有の特性は、ますます拡大する材料の能力を活用し、最も広く使用され、最高のユーティリティを持つAMプロセスの1つへの成熟を促進します。SLAという用語は、3D Systemsの登録商標であり、ASTMのAMプロセスの「バットポリメライゼーション」に分類されるさまざまな3D印刷プロセスを含むために一部の人々によって使用されることがよくあります。“
この議論におけるステレオリソグラフィーは「産業SL」に焦点を当てます。元の技術は進化し、すべての他のバットポリメライゼーションプロセスと区別されています。
プラットフォームサイズは250 mm（9.5インチ）四方から800 mm（31.5インチ）四方以上まで。.
紫外線レーザー（355ナノメートル波長）光源
355 nm UV用に特別に配合された材料、透明、顔料入りおよび複合システムを含む
上からのイメージング（ビルドプラットフォームが下に移動）
写真キャプション：355 nmステレオリソグラフィーの解像度と精度を示す金属メッキ高精度サンプル部品
UVレーザーを使用して、名目上のスポットサイズが0.2mm未満のフォトポリマーを瞬時に硬化させることは、特にプロセスが対応できる部品サイズの範囲を考慮すると、あらゆるAMプロセスの中で最高の精度と解像度の組み合わせの一つを提供します。今日の355nm SL材料は、透明から典型的な射出成形部品に似たさまざまな色合いまで、優れた寸法的一貫性と表面美観を持つ部品を生産できます。これらの材料は、以前の世代で直面した堅牢性と老化の問題を克服し、プロトタイピング、パターン、その他の機能的アプリケーションにおいて広範な機械的特性を持つ部品の製造を可能にしました。.
写真キャプション: Aerosportは、国際市場への最近の参入であるUnionTech™ RS Pro600で、プロセスの最後にほとんど仕上げを必要としない非常に高精度な部品を成功裏に生産しています。.
熱可塑性材料を利用した付加製造（AM）プロセスは、堅牢な機械的特性でしばしば引用されます。現在の世代のSL材料は、他のAMプロセスで一般的に使用される多くの熱可塑性材料の性能範囲と大幅に重なるように選択でき、SLプロセスのすべての精度と美的利点を保持します。.
ステレオリソグラフィは、時には材料の能力に関する古い理解に基づいてプロトタイピングプロセスとして型にはまった見方をされがちです。355nm SL機器の特性と最新世代のフォトポリマーの組み合わせは、プロトタイピング能力を拡張するアプリケーションを可能にします。大規模なマスカスタマイゼーション（歯科矯正装置）、低ボリュームのウレタン部品生産、低ボリュームの射出成形用のツーリング、金属クラッド複合材など、二次成形操作のためのパターンにおける重要な機会が現在積極的に追求されています。これらのアプリケーションは、SLと他の従来のプロセスの統合を通じて革新がどのように達成できるかの実用的な例です。.
技術統合による革新
3Dプリントプロセスはしばしば破壊的技術として位置付けられますが、実際にはエンabling技術として考える方が良いです。.
1990年代後半、Align Technologyの創設者たちは、一連のリテイナーを使用して歯の整列を修正するための異なるビジネスモデルを想像しました。今日、このアプリケーションはマスカスタマイゼーションの最高ボリュームのアプリケーション例である可能性があります。個々の患者のCAD画像を最終的なアライナーを熱成形するために使用されるパターンに変換することは、ほとんどの人が破壊的ビジネスモデルと呼ぶものを可能にしました。.
二次熱成形プロセスのためのSLパターンは、マスカスタマイゼーションのこの単一のアプリケーションに最適化された大型機械での迅速な処理時間に基づいて、今日このアプリケーションの支配的な技術のままです。.
投資鋳造は、最も古く知られている金属成形プロセスの一つであり、20年以上にわたりSLプロセスを使用しています。セラミックでパターンをコーティングし、その後、溶融金属が空洞の形に鋳造される準備のためにパターンを完全に焼き切る鋳造プロセスで使用するための中空の滑らかな壁のパターンを製造する能力があります。型に成形されたワックスパターンがほとんどの高ボリュームアプリケーションを支配していますが、SLは低ボリューム鋳造のためのツーリングコストを排除し、また成形パターンプロセスでは容易に得られないサイズや部品の特徴を促進します。このアプリケーションのための最新世代のSLフォトポリマーは、優れた寸法的一貫性を持ち、355nmフォトポリマーに一般的に見られる重金属を含んでいません。この組み合わせは、正確なパターンと、鋳造欠陥を引き起こす可能性のある最小限の灰を確保します。.
写真キャプション: Somos® Elementで製造された投資鋳造パターン
投資鋳造に使用される類似の中空部品の方法論は、大型部品にも適用でき、「軽量」部品を作成し、機械的特性を調整し、重量を減少させることができます（材料コストの削減）。ベルギーに本社を置くグローバルなAMソフトウェア会社Materialiseは、中空構造を軽量化し強化するための複数のソフトウェアオプションを開発しました。この開発により、購入時のディスプレイ、建築モデル、その他のアートアプリケーションのコスト効率の良い製造が促進されました。.
高密度で高精度なパターンを製造する能力は、ウレタン成形、RTVまたはシリコン成形として知られる別の確立された成形プロセスを促進します。慎重な二次仕上げの後、パターンはウレタンの鋳造用の2部品型となるシリコンゴムケースに埋め込まれます。ポリウレタン材料は、射出成形された熱可塑性樹脂の性能レベルに一致する特性を達成するように配合できます。シリコンツールは、複数のプロトタイプまたは低ボリューム生産が必要な場合に低ボリュームシリーズに使用できます。多くのサービスビューロは、供給チェーンを短縮し、低ボリューム設計が経年劣化するにつれて反復的な改善を可能にする、定期的な低ボリューム部品生産能力をサポートするための専門的な方法論を開発しています。.
射出成形ツーリングの作成は、SLの初期からの開発関心のある分野でした。このプロトタイプおよびブリッジ部品の潜在的に高ボリュームなアプリケーションに対する主な障害は、3Dプリントツールの強度と温度耐性、ツール寿命（耐久性）の予測可能性、ガラス充填システムを含む広範な射出成形材料との互換性（耐摩耗性）です。また、ソフトメタル（通常はアルミニウム）ツールの高速CNC加工という並行技術は、短いリードタイムと予測可能なツール寿命の可能性を提供します。過去2年間で、SL部品のビルド精度、材料能力（重度のシリカ充填フォトポリマー）およびSLツールビルディングの専門知識と射出成形のノウハウを組み合わせたビジネスモデルの収束により、SLツーリングの使用が増加しました。SL 3Dプリントと射出成形の成功した統合者は、目標が射出成形されたプロトタイプであることを通常認識しています。内部にCNC加工操作を持たない射出成形業者は、実際のエンドユース指定熱可塑性樹脂でプロトタイプ生産のための型セットを容易に印刷できます。これは、サービスプロバイダーに射出成形ツーリングのノウハウを装備する初期の試みを特徴づけたバトンを渡す方法論に伴う困難を回避します。.
写真キャプション：RePliFormのショーン・ワイズ博士（左）と同僚のリック・ダンラップは、2017年のAMUG（Additive Manufacturing Users Group）会議で、銅メッキされた波導とニッケルコーティングされた柔軟なメッシュを含む新しい電気メッキされたステレオリソグラフィ部品を持っています。.
投資鋳造と同様に、物理的または機械的特性を改善するために基材材料を電気メッキすることはよく知られています。RePliForm, Incのショーン・ワイズ博士は、2000年から銅と構造ニッケルを使用した3Dプリント部品のための電気メッキ技術を積極的に最適化しています。すべての3Dプリント材料は、強度、耐摩耗性、EMI/RFIシールド、可燃性抵抗、および美観を改善するために電気メッキできます。ただし、フォトポリマーに基づくプリンターは、基本的な部品準備で容易にメッキできる滑らかで非多孔質の表面を提供します。355台の生産SLマシンと最先端の材料が組み合わさり、部品サイズと基材オプションの最大の範囲を提供します。射出成形ツールに使用される同じ高充填シリカフォトポリマーは、機械的特性がダイキャストニッケルに近いニッケル/銅/SL複合体のための非常に薄い（0.010から0.040インチ）基材を作成できます。このレベルの機械的性能は、ポリマーAMと直接AM金属のギャップの間に重要な機会の橋を作ります。機械的特性に加えて、銅コーティングと組み合わせたSLの設計柔軟性は、コスト効率の良い波導または「アンテナ構成」を作成できます。構造ニッケルが再生可能な摩耗面を作成する他の部品も現在生産中です。.
写真キャプション：ステレオリソグラフィプロセスは、短期間の生産のためのツーリングを作成するために成功裏に使用されています。.
30歳になることは変化をもたらします。355 nm SLは、設備、材料、ソフトウェアを含め、プロトタイピングだけでなくエンドユース生産プロセスで使用される最も広く使用される3D印刷技術の1つに成熟しました。現在の開発の軌跡と、広範な直接および間接製造技術における利用、さらには新しいプロトタイピング能力は、長寿を期待させます。.
