SLS方式の3Dプリントの実際の品質とは
データシートには精度が記載され、マーケティング用の写真には完璧な表面が写っている。しかし、SLSが射出成形やCNC加工の代替として自社の用途に適しているかどうかを判断する際には、形容詞ではなく、寸法に基づいてプリンターから出力されるものを知る必要がある。
この記事では、SLS 3D プリントで実際にプリントされたテスト部品から得られた品質データを紹介します。 TPM3D P360部品は印刷されました プレシミッド1172Pro GF30 ブラック （ガラスビーズ入りPA12） プレシミッド1172プロBLK （PA12）0.12mmの層厚。すべての主張は、測定値または写真による表面状態によって裏付けられています。
私たちは品質の3つの側面を取り上げています。 寸法精度、表面仕上げ、および特徴解像度 ―そのプロセスが優れている点と、設計において考慮すべき限界点を含めて。
寸法精度：測定偏差
テスト方法
設計寸法が既知の参照テスト部品を3Dプリントし、ノギスで測定しました。以下の偏差は、CAD寸法と実際のプリント寸法との差を、XY（水平）方向とZ（垂直）方向の両方について示したものです。
水平寸法（XY平面）
| 設計寸法（mm） | 測定された偏差 | これが意味すること |
|---|---|---|
| 18.36 | + 0.03mm | 設計値の0.2%以内 |
| 34.34 | + 0.01mm | 設計値の0.03%以内 |
水平方向の寸法に関して、P360は18～35mmの部品で±0.05mm以下の公差を維持します。わずかなプラスバイアス（部品が設計値よりわずかに大きく印刷される）は一貫しており予測可能で、必要に応じてCADで補正できます。
垂直寸法（Z軸）
| 設計寸法（mm） | 測定された偏差 | これが意味すること |
|---|---|---|
| 26.64 | -0.10mm | 0.12mm層の高さよりも低い |
垂直方向のずれは水平方向のずれよりも大きい。これは、すべての積層造形プロセスにおいて想定される現象である。26.64mmの形状における-0.10mmのずれは、0.12mmの単一層の高さよりも小さい値に相当する。
薄い壁
| 壁の設計厚さ（mm） | 測定された偏差 | Notes |
|---|---|---|
| 0.50 | + 0.02mm | 素晴らしい — 0.5mmの壁でも正確に印刷できます |
| 0.66 | + 0.04mm | 一貫した肯定的な偏り |
0.5mmの薄壁でも、±0.02mmの誤差で印刷可能です。これは重要な結果です。0.5mmの壁はSLS方式で確実に製造できる最小厚さですが、P360はそれを閉じたり歪ませたりすることなく処理できます。
表面仕上げ：プリンターから出てくるもの
上面と下面（平面）
P360でプリントされたテストパーツが展示されています レーザースキャンラインが目立たない、滑らかで平らな表面表面は均一でつや消しです。凹みや膨れ、目に見える欠陥はありません。
これは、機能部品の目に見える表面に最適な仕上がりです。表面は十分に滑らかなので、内部用途や構造用途では研磨は不要です。顧客が目にする表面については、メディアブラストまたは蒸気平滑化処理により、数分で均一なサテン仕上げが得られます。
側壁
サイドウォールは オレンジピールは最小限で、層状の線も目立たないオレンジピール（垂直面に現れるざらざらとした質感）は、粉末の均一な塗布や温度のばらつきによって発生する、SLS方式でよく見られる欠陥です。しかし、ここに示したP360で造形された部品には、このオレンジピールはほとんど見られません。
層厚0.12mmの層線は、注意深く見ないと見えません。垂直な壁面では、非常に薄い水平方向の筋として現れます。傾斜面（水平面から30～60°）では、階段状の模様がより顕著になりますが、それでもまだ目立ちません。
角：きれいでシャープ
テスト部品のフレームコーナーは 突起やぶつかりはありません —鋭角コーナーを含む。コーナー突出は、SLSでよく見られる欠陥で、レーザー経路の方向転換時に過剰な熱が蓄積され、材料が膨らむことが原因です。TPM3D P360は、効率的なレーザー経路計画と精密なエネルギー制御により、コーナーをスキャンする際にレーザーエネルギーを自動的に補正します。
表面品質が一貫している理由
滑らかな表面を生み出す要因は2つあります。
- 刃の再コーティングシステム。 P360は、各粉体層を均一に塗布するために、ローラーではなく再コーティングブレードを使用します。ブレードは平坦で均一な粉体層を作り出します。ローラーは振動痕や静電気を発生させる可能性があり、これらはいずれも表面欠陥の原因となります。
- 高いレーザー吸収率。 CO₂レーザーはナイロン粉末に対して約96%の吸収率を実現します。これは、レーザーエネルギーが狙った場所に正確に照射され、熱拡散が最小限に抑えられることを意味します。その結果、周囲の粉末を過熱することなく、クリーンな焼結が可能になります。過熱によって表面粗さや部品の膨張が生じるのを防ぐことができます。
機械的強度：変形および破壊する力がより大きい
試験部品は手動による曲げと破壊力の比較にかけられた。P360でプリントされた部品には 変形させる力がさらに強まる (NAIST) と 骨折させる力がさらに強まる 基準値よりも高い値を示した。これは、焼結プロセスによって、表面だけでなく部品の断面全体にわたって、緻密で十分に融合した材料が生成されることを示している。
CO₂レーザーはナイロンに対して96%の高い吸収率を持つため、各層は部分的に溶融するのではなく、完全に焼結されます。完全焼結によって密度と層間結合が強化され、それが直接的に機械的性能の向上につながります。
よくある質問
SLS方式で3Dプリントされた部品の寸法精度はどのくらいですか？
TPM3D P360では、18～35mmの範囲の水平方向の寸法精度は±0.03mmです。垂直方向の寸法精度はやや高く、27mmの寸法では約0.10mmの誤差が生じます。
SLS方式で造形された部品の表面はどの程度滑らかですか？
SLS方式で造形された部品は、プリンターから出力された時点ではマットでわずかにざらつきのある表面になります。TPM3D P360では、平面は滑らかでレーザースキャンラインは見えず、側面にもオレンジピール状の凹凸はありません。0.12mmの積層厚では、積層痕はかすかに見えます。メディアブラストまたは蒸気平滑化により、10～15分で均一なサテン仕上げが得られ、さらに要件に応じて後処理を行うことができます。例えば、蒸気平滑化により滑らかで光沢のある表面に仕上げることも可能です。
SLS方式で薄い壁を印刷できますか？
はい。TPM3D P360は、厚さ0.5mmの壁でも±0.02mmの誤差で安定して印刷できます。厚さ0.66mmの壁では±0.04mmの誤差となります。0.5mm未満になると、結果の予測は難しくなります。
SLS方式で造形された部品は強度が高いですか？
TPM3D P360で造形された部品は、FDM方式で造形された部品に比べて変形や破損に要する力が大きく、これは焼結密度が十分であることを示しています。CO₂レーザーはナイロン粉末に対して96%の高い吸収率を持つため、層間の完全な融合が保証されます。
SLS部品の角が丸くなっているのはなぜですか？
レーザースポット径（P360では0.25mm）によって、最小エッジ半径が決まります。ビームには物理的な幅があるため、鋭利なエッジや面取りは小さな半径で造形されます。これはレーザー焼結プロセスの特性です。非常に鋭利なエッジが必要な場合は、後加工を行ってください。
SLS方式の3Dプリントでは、どのくらいの層厚を使用すればよいですか？
TPM3D P360は0.06～0.20mmの積層厚に対応しており、ほとんどの用途では0.12mmが推奨されます。0.12mmでは、表面品質、精度、印刷速度のバランスが最適となります。より薄い積層厚（0.06mm）では表面仕上げが向上しますが、印刷時間が大幅に増加します。
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