マテリアルジェッティング(PolyJet)

樹脂の液滴を噴射し、UV 光で硬化させる(マテリアルジェッティング)

マテリアルジェッティングはインクジェットプリンターのように動きますが、その「インク」は紫外線(UV)で硬化する液状のプラスチックです。液滴の薄い層が何千層も積み重なって、中実の物体になります。最もよく知られた方式の PolyJet は、本物の製品のような見た目と手触りの試作品を、1 回のプリントで、カラー、透明、ソフトタッチ込みでつくれます。

写真：Varinex, CC BY-SA 4.0, 提供： Wikimedia Commons

PolyJet プリンター・側面図、5 つのステッププリントブロックはパスの途中を示しています。丸数字は下のステップに対応しています。

しくみ

液滴を噴射する。 プリントブロックがビルドトレイの上を横切ります。そのプリントヘッド(数百のノズルをもつインクジェットヘッド)が、その層で材料が必要な場所にフォトポリマー(光で硬化する樹脂)の液滴を撃ちます。ヘッドごとに異なる樹脂を、同じパスで噴射できます。
層をならす。 ローラーが濡れた液滴を平らにならし、どの層もまったく同じ厚さになります。
UV 光で硬化させる。 UV ランプがブロックの両端に付いています。できたての層に紫外線を浴びせ、ほぼ瞬時に硬化させます。
下げて繰り返す。 トレイが 1 層分(約 0.016〜0.03 mm)下がり、ブロックが次のパスを行います。部品には何千回ものパスが必要なので、小さな部品でも数時間かかります。
サポートを洗い流す。 オーバーハングの下では、別のノズルが軟らかいジェル状のサポート(部品を支える一時的な材料)を噴射しています。プリント後、ウォータージェットで吹き飛ばすか、浸して溶かし落とします。

主なポイント

材料: アクリル系のフォトポリマー:硬質、ゴム状、透明、フルカラーの樹脂と、ジェル状のサポート。2 種類の樹脂を一滴ごとに混ぜ、中間の硬さにすることもできる
代表的な部品: 見た目と手触りを再現する試作品、ソフトグリップのハンドル、透明なハウジング、解剖モデルや歯科モデル
部品サイズ: 数ミリから、ほとんどの機械で約 0.5 m まで。最大のものは約 1 m に達する
精度: 小さな形状で約 ±0.1 mm、大きな部品全体では最大で約 ±0.2 mm
表面仕上げ: 非常になめらかで、積層がほとんど見えない。サポートが触れた場所によって、光沢またはつや消しになる
向いているロット数: 1 点ものと少量生産、およそ 1〜100 個
金型・設備コスト: 工具は不要。プリンターは数万ドルから数十万ドル。樹脂は、FDM のフィラメントより 1 キログラムあたりのコストがはるかに高い
速度: 手のひらサイズの部品で数時間。トレイ一杯なら通常は一晩かかる