【光造形とFDM】造形方式の違いを徹底解説【3Dプリンター】

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こんにちは、管理人のウノケンです。

今回は、家庭用3Dプリンターの主な2つの造形方式の違いについて徹底解説していきます。

現在、市販されている家庭用3Dプリンターには、大きく分けて次の2つの種類があります。

  • 光造形方式
  • FDM(Fused Deposition Modeling)方式

「3Dプリンターを使い始めたい!」という方にとっては、どちらを選べばよいか迷ってしまうことも多い2つの方式。そんな光造形方式とFDM方式の違いも、この記事を最後まで読むことでしっかりと理解できるでしょう。最後には両方式の違いを一覧表にまとめています。選択の際に参考にしてみてください。

初心者の方だけでなく、光造形方式とFDM方式の片方しか使ったことのない人にもぜひ読んでいただければと思います。もう一方の3Dプリンターの魅力に気づくきっかけになることでしょう。

この記事でわかる光造形方式とFDM方式の違い一覧
  • 基本となる造形方法
  • 使われる材料
  • 光造形物の精度
  • 造形物の強度
  • 造形時間
  • 使用上の注意点
  • 造形後の後処理
  • 推奨される使用環境

それでは見ていきましょう!



【はじめに】光造形方式とFDM方式の名称について

光造形方式とFDM方式は、両者とも異なる名称で呼ばれることがあります。

初心者の方にとっては混乱のもとになるので、最初に整理しておきましょう。

3つの光造形方式(SLA/LCD/DLPタイプ)をざっくり解説

光造形方式の中にも、いくつかの種類があります。

光造形方式一覧
  • SLA(Stereo Lithography Apparatus)
  • LCD(Liquid Crystal Display)
  • DLP(Digital Light Processing)

SLAタイプ

SLAタイプは、レーザとミラー(鏡)を用いて3Dモデルの1点1点を硬化させていく方式です。

レーザを用いるため価格が高く、家庭用3Dプリンターにはあまり用いられません。

LCDタイプ

テレビやスマホの画面にも用いられる液晶パネルを使用した方式です。比較的安く、家庭用3Dプリンターにも多くのモデルが存在します。

低価格帯の家庭用光造形3Dプリンターは基本的にこのLCDタイプです

DLPタイプ

DLPと呼ばれる非常に小さなミラーを用いる方式です。DLPと聞いてもピンと来ないかもしれませんが、会議などで用いられるプロジェクターによく使用されています。

家庭用3Dプリンターではほとんど見られないタイプですが、Anycubic社のPhoton UltraはDLPタイプです。

さまざまな呼び方があるFDM方式

本来、「FDM」という名称は3Dプリンター製造大手ストラタシス社の商標です。「FFF(Fused Filament Fabrication)」という名称で呼ばれることもありますが、筆者の感覚では「FDM」方式のほうがより一般的だと感じます。

その他にも、FDM方式は次のような別名があります。3タイプある光造形方式とは異なり、どれも同じFDM方式なのですが、人によって、あるいは企業によって呼び方が異なる場合があるので注意しましょう。

名称いろいろFDM方式
  • FDM(Fused Deposition Modeling)方式
  • FFF(Fused Filament Fabrication)方式
  • 熱溶解積層方式
  • 材料押し出し堆積法
  • ME(Material Extrusion)



光造形方式とFDM方式の【造形方法】の違い

さて、ここからは光造形方式とFDM方式の主な違いについて解説していきます。

最初に説明するのは、3Dプリンターとして「どのように3次元形状を形作っていくのか」という「造形方法」の違いです。

光造形方式は「光」で樹脂を固めていく

出典:ELEGOO

光造形方式は、その名の通り「光」を使った造形方式です。

プラットフォームと呼ばれる土台に、一層ずつ樹脂(レジン)を固めながら引き上げていき、3次元形状を作り上げていきます

上の図では、右上の板のような部分がプラットフォームです。材料となる樹脂(レジン)は最初液体で、図の右下にあるタンクに入れておきます。図には含まれていませんが、タンクの下にLEDやUVランプが設置してあり、その光を使って樹脂を硬化させます。

FDM方式は「熱」で樹脂を溶かして積み上げていく

出典:Anycubic

FDM方式は、熱溶解積層方式とも呼ばれます。つまり、「熱」で樹脂を「溶解」して、「積層」する方式なのです。

上の図では、建物のような3次元形状が造形されています。建物の上にあるものがノズルで、このノズル部分で材料を熱して溶かし、押し出していきますノズルが縦横無尽に動き回ることで、3次元形状ができあがっていきます。



光造形方式とFDM方式で使われる【材料】の違い

つづいて、光造形方式とFDM方式で使われる「材料の違い」について解説していきます。

造形方式によって使用する材料が異なるので注意しましょう。

光造形方式は液体の樹脂(=レジン)を使用

光造形方式では、上のようなボトルに入った液体状の樹脂を使用します。この液体状の樹脂は、「レジン」と呼ばることが多いです。

使用する3Dプリンターの性能にもよりますが、液体ベースの材料を使う光造形方式は、なめらかな表面に仕上げるのが得意です。

FDM方式は長く繊維状の樹脂(=フィラメント)を使用

FDM方式は、長く繊維状に加工された、固体上の熱可塑性樹脂を使用します。この樹脂は、一般に「フィラメント」と呼ばれ、上の図のようにロール状に巻かれています。

光造形方式のレジンに比べると、使用できる材料の種類が豊富で、強度があり実用的な材料も使用することができます。

光造形方式とFDM方式で作られる造形物の【精度】の違い

次は、光造形方式とFDM方式の3Dプリンターで作られる造形物の「精度の違い」について解説していきます。

印刷精度(解像度)の違い

まずは、以下の光造形方式3Dプリンター、FDM方式の3Dプリンターの印刷精度の例を見てみましょう。比較のため、同じメーカー(Anycubic)の同程度の価格帯(3万円前後)の3Dプリンターをピックアップしています。どちらもAmazonのランキング上位に入る人気のモデルです。

光造形方式3Dプリンター Anycubic Photon Mono

FDM方式3Dプリンター Anycubic MEGA-S

さて、両者の印刷精度を確認してみましょう。

モデルPhoton Mono(光造形)MEGA-S(FDM)
印刷精度(XY解像度)0.051 mm0.05-0.3 mm
※ 出典:Anycubic公式ページAmazon販売ページ

上の表によれば、どちらもXY解像度は0.050 mm(50 um)程度と、ほとんど違いがありません。

実際にできあがった造形物を比較すると、光造形方式の方がなめらかな仕上がりになります。これは、光造形方式が液体のレジンを1層ずつ硬化させていく方式のため、層と層の間が連続的に仕上がりやすいからです。

一方、FDM方式は積層痕が目立ちやすいという特徴があります。これは、FDM方式が1点1点フィラメントを一度溶かしながら固めていく方式であることが影響しています。

フィギュアのような見た目を重視する造形物を作りたい場合は、光造形方式を強くおすすめします。

寸法精度について

寸法精度、つまり、造形物がどの程度設計データ通りに作成できるか?という点では、意見が分かれるところかと思います。

というのも、設計データ通りに造形できるかは、材料の性質や装置の質、造形物の形状、ユーザの経験値等に左右されるためです。

一般には、FDM方式は熱収縮が起こりやすく、反りが生じやすいという意見があります。とはいえ、光造形方式でも反りが生じる場合はよくあります。

最近の3Dプリンターは、うまく扱えば低価格帯でもかなりの精度で造形できます。この点では、「光造形方式か、FDM方式か?」という観点では考えすぎなくて良いでしょう。



光造形方式とFDM方式で作られる造形物の【強度】の違い

次は、光造形方式とFDM方式のそれぞれで作られる造形物の「強度の違い」について解説します。

この点に関しては、明確にFDM方式が有利と言って良いでしょう。

FDM方式で使用できる熱可塑性樹脂は、最終製品にも使用される樹脂です。つまり、3Dプリンター以外の方法で作られた、一般的なプラスチック製品と同等の強度で造形することが可能なのです。

一方の光造形方式で使用できる材料は、光で硬化する性質をもつ樹脂のみです。そのため、強度の高い樹脂は少ないのが現状です。FDM方式の材料に比べると、経年劣化の可能性も高いものが多いです。

DIYの部品など、強度を重視した造形物を出力したい方は、迷わずFDM方式を選びましょう。

豆知識

最近は、「高靱性レジン」のような外からの力に強いタイプのレジンも登場しています。

「こわれにくいフィギュアを作りたい!」という用途の場合は、なめらかかつ強度のある高靱性レジンの使用を検討してみてください。