３Dプリンターの原理（個人向け）
一口に３Dプリンターといってもその原理はさまざまです。個人向けの３Dプリンターの主な方式は熱溶解積層法（FDM）です。溶けた樹脂を固めながら積層するタイプとなります。
３Dプリンターを選ぶ場合、「個人向け」 及び 「業務向け」に限らず、どのような方式のものが存在するのか、理解しておく必要があります。以下の５つが主な方式です。
・熱溶解積層法
・光造形
・インクジェット方式
・粉末石膏造形
・粉末焼結造形
それぞれ利用できる材料が異なったり、造形の精度（綺麗さ）が異なったりします。
造形方式 |
原理 |
材料 |
寸法精度 |
|---|---|---|---|
| 熱溶解積層法（FDM） | 溶融樹脂を押し出して積層 | ABS,PLA,ナイロン等 | 〇 |
| インクジェット方式 | 溶融樹脂を紫外線で硬化又は接着 |
光硬化性樹脂 |
◎ |
| 光造形 | 溶融樹脂をレーザーで硬化 |
エポキシ系 |
◎ |
| 粉末石膏造形 | 接着 | 石膏 | 〇 |
| 粉末焼結造形 | レーザーで焼結 |
ナイロン |
△ |
熱溶解積層法
熱溶解積層法は個人向けの３Dプリンターの主流の方式です。FDM法とも呼ばれ、１９８０年後半にストラテシス社が特許を取得しています。2009年に特許の期限が切れたことにより、価格破壊が起こり個人向けの３Dプリンターへの適用が進みました。
リール状に巻かれた樹脂をノズルの先端にあるヒーターで「加熱」、「溶融」、「押し出し」によって造形します。
使用する樹脂はABSやPLAなどの熱を加えると溶ける「熱可塑性樹脂」です。
ABS樹脂はアクリロニトリル(A)ブタジエン(B)スチレン(S)の頭文字の略であり、一般製品で汎用的に利用される樹脂です。強度をもつ樹脂であるため、力が加わるものに使用することができます。
造形中に形が崩れないようにサポート材を必要とするケースもあります。サポート材にはPLAやPVA（ポリビニールアルコール）などが使われます。PVAは水に溶ける物質なので造形後の取り外しが容易となります。。
熱溶解積層法は複数の材料を使うことができるタイプがあり、その場合のノズルは２個や３個となります。
複数のノズルにより、２種類以上の「材質」や「色」を使った造形物の作成や「サポート材」を使った造形物の作成が可能となります。
下図のようにノズル先端から樹脂やサポート材を押し出します。ノズルのヒーターにより樹脂を溶かして、１層分の樹脂を押し出します。１層目が造形できると、テーブルが１層分だけ下がります。この距離を「積層ピッチ」といいます。
積層ピッチより細かい形状を作ることはできません。精度を求める場合、積層ピッチが細かい3Dプリンターを使うか、光造形など業務用の3Dプリンターを使います。
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