【4/15予約開始】ELEGOOの最新光造形3Dプリンター「Saturn 4 Ultra」を"フライング"実機レビュー!!(今すぐチェック!)

光造形3Dプリンターの後処理!2次硬化のやり方と注意点を徹底解説!【洗浄も】

〜景品表示法に基づく表記:本サイトのコンテンツにはプロモーションが含まれている場合があります〜

こんにちは、管理人のウノケンです。

今回は、

光造形3Dプリンターでプリントした後の2次硬化と、使用する2次硬化器について解説

していきます。

光造形3Dプリンターによって硬化したレジンは完全に固まっているわけではありません。プラットフォームから取り外した後に「2次硬化」と呼ばれる処理が必要になります。

2次硬化のやり方は人それぞれです。100均で売っているような簡易的なUVライトを用いる方法もあれば、専用の2次硬化器を用いる方法もあります。

この記事では

  • 2次硬化の基本とその必要性
  • さまざまな2次硬化方法とそのメリット・デメリット
  • どのようなUVライト・2次硬化器が市販されているのか

について徹底解説していきます。

「今まで2次硬化はしていなかった」

「適当にやっていた」

「これから光造形をはじめようと思っているけど、2次硬化って何?」

という方はぜひ最後までご覧ください。

この記事を書いているのはどんな人?

3Dプリンター関連メーカー勤務経験

3Dプリンター特許出願経験

3Dプリンター19機種・3Dスキャナー5機種の使用経験

3Dプリント品販売点数800個以上

YouTubeで毎日3Dプリンター関連動画(実機レビュー多数)をアップ中!

それでは見ていきましょう!



光造形3Dプリンターの2次硬化とは

出典:ELEGOO

光造形3Dプリンターの後処理として必要な作業が2次硬化

です。

光造形3Dプリンターは、UV光(紫外線)を当てて樹脂(レジン)を硬化させていきます。層ごとに固める箇所と固めない箇所を制御し、これを何層も積み重ねていくことで3次元構造を得ることができます。

3次元形状をプリントし終わった段階では、すべてのレジンが完全に固まっているわけではありません。特に層と層の間の結合が弱い状態になっています。

プリント後に洗浄し、乾燥させた後に表面を触ってみると、

ちょっとベタついた感覚

を抱いたことがあるという方も多いでしょう。これは乾燥が不十分なわけではなく、

  • 表面に十分に硬化しきっていないレジンが残っている

ことが原因です。

2次硬化させない場合、

  • 時間が経つと表面にひびが入ったり、割れてしまったりする

ことがあります。プリントした直後はキレイでも、時間が経つとひびが入っているなどということは、光造形3Dプリンター初心者あるあるです。せっかくの3Dプリント品が壊れてしまうのは悲しいですよね。

不十分に硬化した状態の3Dプリント品をガッチリ固める作業が2次硬化

です。表面のベタつきを取り除き、時間が経ってもひび割れない3Dプリント品をゲットするためにも、2次硬化の工程をしっかり行うようにしましょう。

2次硬化の役割
  • 表面のベタつき除去
  • 時間経過によるひび割れ防止

 



2次硬化する際の「最低限押さえておきたい」注意点

出典:ELEGOO

2次硬化の必要性がわかったところで、

最低限押さえておきたい注意点

について把握しておきましょう。

ここでは細かい注意点やノウハウはさておき、「とりあえず2次硬化ができるようになる」ことを目標にしたいと思います。

2次硬化に必要なものは?

2次硬化に使用する光は、

光造形3Dプリンターと同じUV光(波長405nm付近)

です。

レジンを固めるためには適切な波長(色)の光を当てる必要があります。例えば赤色の光を当ててもレジンは固まりません。

後述するように太陽光を当てるようなやり方もありますが、適切に2次硬化させるためにも

  • 基本的にはUVライトや2次硬化器を用意する

ことになります。

安全上の注意は?

2次硬化の際は、UV光を直接目で見ない

ように気をつけましょう。

具体的には、

  • 安全メガネを使う
  • 2次硬化器のフタを閉めてUV光をオンにする

といった安全対策を徹底しましょう。

2次硬化器によっては安全メガネが付属していたり、カバーを外したときに自動でUV光がオフになる機能がついていることもあります。このような安全対策が施された専用装置を使うのもおすすめです。

2次硬化させるタイミングは?洗浄前?洗浄後?

2次硬化させるタイミングは、基本的に洗浄・乾燥後

です。

洗浄した直後は硬化したレジンが水分等を含んでいる場合があるので、しっかり乾燥させてから2次硬化を行うのがポイントです。

洗浄・乾燥の後に2次硬化を行うのがスタンダードですが、水中で2次硬化を行う手法もあります。水中2次硬化には、レジンの硬化を阻害する酸素の影響を受けにくくすることで、表面の硬化を促進するという効果があります。

実際、酸素による硬化阻害を活用した光造形手法(Continuous Liquid Interface Production, CLIP)も存在します。初心者の方はスタンダードな「洗浄・乾燥後の2次硬化」で十分かと思いますが、興味のある方は「水中2次硬化」も試してみてください。



2次硬化時にサポートは外す?外さない?

2次硬化時にサポートを外すか外さないかは、場合によります。

  • サポート材をつけたまま2次硬化をするメリットは、2次硬化時の歪みを抑えられること

です。2次硬化によってガッチリ固めるということは、レジンの重合度を高めることになるため、多少の収縮が生じます。これにより、形状によっては2次硬化後に歪みが目立つ可能性があります。

一方、

  • サポート材をつけたまま2次硬化させようとすると、サポート材によって影になってしまう箇所にUV光は当たりません。

ステージが回転するような2次硬化器を使うことでまんべんなく光を当てやすくはなりますが、サポートの接触部などはどうしても2次硬化させにくいでしょう。

  • わずかな歪みさえ起こしたくないような形状はサポートを残して2次硬化
  • その他の場合はサポートを外して2次硬化

という運用が良いのではないかと思います

ちなみに筆者は基本的にサポートを外した状態で洗浄や2次硬化を行っています。隅から隅まで洗浄・2次硬化できますし、サポートがないことによる歪み等を感じたことはありません。

どれくらいの時間2次硬化させればいい?

2次硬化に必要な時間はレジンの種類やUV光源の出力によって異なる

ため、一概には言えません。

例えば、UV光の出力は、

  • 「レジン用UVライト(ネイルライト)」では数W
  • 光造形3Dプリンター用の「2次硬化器」では数十W程度

であることが一般的です(後述)。基本的には出力が大きいほど硬化が促進され、短い時間で2次硬化が完了することになります。

レジンや使用する2次硬化器に推奨時間の記載がある場合は、それを目安にすると良いでしょう。

使用するレジン・UV光は人によって異なるでしょう。いろいろな時間で2次硬化の時間を試してみて、

  • ベタつきが収まっているか?
  • 時間経過してもひび割れが生じないか?
  • 硬化時間が長すぎて黄変していないか?

等を確認しながら、適切な時間を見出していくことをおすすめします。

うっかりUV光を当てっぱなしにしないように、タイマー機能付きの2次硬化器を使うことをおすすめします。

中空構造を3Dプリントしたとき、内側はどうする?

Chituboxのようなスライスソフトには、レジン使用量を抑えることができる「中空化」機能があります。これによって内側がくり抜かれたような構造をプリントすることができます。

このとき注意すべきなのが、

内部の2次硬化を忘れないようにする

ことです。表面をしっかり2次硬化させても、

  • 内側の2次硬化を怠るとひび割れの原因になる

ことがあります。

内側を2次硬化させるときの難点は、通常の2次硬化器では不十分な場合があることです。後述するように、通常の2次硬化器は、回転ステージに乗せて表面(外側)に360°まんべんなく光を当てる仕様です。内側は別途手持ちのペンライトのようなUV光を使う必要があります。UVペンライトの例は番外編:内側硬化用ペンライトの項目で紹介しています。



2次硬化のやり方各種とメリット・デメリット

ここからは、

さまざまな2次硬化手法と、そのメリットデメリットについて解説

していきます。やり方によって注意点や用意すべきモノが変わるので、しっかり確認しておきましょう。

日光に当てる

もっとも簡便な2次硬化のやり方は、「日光に当てる」こと

です。日差しのある窓辺さえあれば、ある程度は2次硬化させることができます。金銭的にはいっさい追加コストがかかりません。

一方で、デメリットも多いです。「お日さま次第」になってしまうので、あまりおすすめできません。

メリット
  • お金がかからない
デメリット
  • 日の当たる窓辺が必要
  • 晴れた日の昼間しか2次硬化させることができない
  • 冬場は陽の光が弱く、2次硬化には不十分になりやすい
  • まんべんなく硬化させるためには手で3Dプリント品の向きを変える必要がある

レジン用UVライト(ネイルライト)

続いて、

2番目にやりやすい2次硬化の方法は「レジン用UVライト」を使うこと

です。ジェルネイルを硬化させるためのネイルライトとして、最近では100均でも購入することが可能です。

後述する専用の2次硬化器に比べれば当然機能性は劣るものの、

  • 低コストながらしっかりUV光を当てて2次硬化

させることができます。

「2次硬化にお金はかけたくない」という方でも、最低限のコストで導入することができる選択肢です。

メリット
  • 安い。100均でも購入可能。
デメリット
  • 出力が弱く、2次硬化の完了に時間がかかる場合がある。
  • まんべんなく硬化させるためには手で3Dプリント品の向きを変える必要がある
  • 高さがなく、大きめの3Dプリント品の2次硬化には不向き。

「高さがない」というデメリットについては、自前で高さを出すためのスペーサを3Dプリントしてしまうという手もあります。

UVライト本体とアルミホイルの間に黒いスペーサを設置。スペーサは適切なサイズで設計し、FDM3Dプリンターでプリントしている。



2次硬化用UVライト

出典:Creality

ここからは光造形3Dプリンター専用の2次硬化用ライト・2次硬化器です。

2次硬化用のUVライトは、その場に置いたり手持ちで3Dプリント品に光を当てるタイプ

です。

シンプルにライトとしての機能だけを持つので、カバーやケースを自作したい場合には使い勝手が良いかもしれません。一方で、

  • 便利な回転ステージやUV光をカットするカバーはついていません。

特にこだわりのない方は後述の2次硬化器を使用することをおすすめします。

メリット
  • 必要な箇所に光を当てやすい
デメリット
  • まんべんなく硬化させるには手でライトを動かすか、3Dプリント品の向きを変える必要がある
  • UV光を防ぐカバーがない場合、自前で設計したり、安全メガネをかけて作業する必要がある。

2次硬化器(簡易組み立て式)

手間を掛けずに、しっかりと2次硬化させたい場合、

光造形3Dプリンター専用の2次硬化器を使用する

ことをおすすめします。特に、以下の3点が重要なポイントです。

  • ターンテーブルがついており、手で動かさなくても360°硬化させられる
  • UVカットするカバーがついていて安全性が高い
  • タイマーがついているので過剰露光による黄変を防ぎやすい

これらを満たす選択肢として、

  • 組み立て式の簡易な2次硬化器は、価格も控えめで特におすすめ

です。後述するボックス式のものや洗浄硬化機に比べてしっかりとした「装置感」はありませんが、見た目にこだわらなければもっとも導入しやすいタイプの2次硬化器です。

メリット
  • ターンテーブルがついているものが多く、まんべんなく硬化させられる
  • 遮蔽性が高く安全
  • タイマーで時間設定可能
  • 分解可能
デメリット
  • 組み立てが必要(とはいえパーツは少なく時間もかからない)
LEDが「16個」になって新登場!
現状