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選択的レーザー焼結（SLS）3Dプリンティング完全ガイド
選択的レーザー焼結（SLS）とは？
選択的レーザー焼結(SLS)は、先進的な積層造形(AM)技術であり、以下の技術に属する。 パウダーベッドフュージョン（PBF） ファミリー。ハイパワーレーザーを使って、ポリマー粉末の小さな粒子を選択的に溶融（焼結）させ、層ごとに固体の三次元物体にする。
1.技術的な定義
SLSの核心は、デジタル3Dモデル（CADファイルなど）から部品を製造することである。このプロセスは、熱可塑性プラスチック粉末のベッドを含むチャンバー内で行われ、材料の融点ぎりぎりの温度まで加熱される。その後、精密CO₂レーザーが3Dモデルの断面をパウダーベッドの表面にスキャンし、特定の粒子の温度を融点まで上昇させ、それらを融合させる。層が完成すると、造形プラットフォームが下がり、新しい粉末の層が適用され、オブジェクト全体が形成されるまでこのプロセスが繰り返される。
2.コアの原理（溶かすだけでなく、焼結する）：
焼結」という用語が重要である。材料を完全に溶かすプロセス（金属の選択的レーザー溶融など）とは異なり、焼結は、粒子が完全に液化することなく分子レベルで結合・融合する熱プロセスです。これにより、強度が高いだけでなく、わずかに多孔質の微細構造を持つ部品が生まれます。造形チャンバー内の周囲の未焼結パウダーは、プリントされるパーツの自然な内蔵サポート構造として機能する。この自己支持性は、SLS技術の最も大きな利点のひとつである。
3.主な特徴
SLSの特徴を理解するために、以下の特徴を考えてみよう：
- テクノロジー・ファミリー： パウダーベッドフュージョン（PBF）
- 一次材料： 熱可塑性ポリマー、最も一般的なのはナイロン（PA 11、PA 12）。
- サポート体制： 不要。未使用のパウダーがパーツを支える。
- 部品の特性： 機械的強度、耐久性、耐熱性に優れる。機能的な用途に適している。
- 表面仕上げ： マットで、わずかに粒状または砂のような質感。
- 主な使用例 機能的プロトタイピング、複雑な最終用途部品、少量から中量の製造、リビングヒンジやスナップフィットのような複雑な形状の部品。
SLS 3Dプリンティングの仕組み
SLSプロセスを理解するには、デジタルワークフローとプリンター内部で発生する複雑な機械的作業の両方を見る必要がある。
1.デジタルからフィジカルへのワークフロー
コンセプトから物理的な部品までの道のりは、標準的なデジタル製造の経路をたどる：
3Dモデルの作成： すべては3D CAD（コンピューター支援設計）ファイルから始まります。このモデルは、STL（Standard Tessellation Language）や3MF（3D Manufacturing Format）といった3Dプリント可能な形式でエクスポートされます。
スライスとビルドの準備： 3Dモデルは、専用の「スライサー」ソフトウェアにインポートされる。このソフトウェアは、モデルを数百から数千の薄い水平レイヤーにデジタルで「スライス」する。また、オペレーターは、効率を最大化するために、造形ボリューム内で複数のパーツを方向付け、「入れ子」にすることができます。
マシンの操作 準備されたファイルはSLSマシンに送られ、SLSマシンは自動印刷プロセスを実行する。
後処理： 印刷と冷却が完了すると、部品は機械から取り出され、必要な洗浄と仕上げの工程を経る。
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