FormlabsのSLSとSLA光造形：3Dプリントの総合受託事業者の活用法

ドイツで受託製造を行うRapid 3D Serviceは、アディティブ・マニュファクチャリングのサービスビューローとして、顧客のデザインアイデアから3Dモデリングを行い、3Dプリントによる製造から市場投入までをサポートしています。 

同社は、FDM、SLA、SLSの3つの造形方式の3Dプリンタを幅広く取り揃え、多様な顧客の要望や試作の要件に対応しています。現在、同社で最も目まぐるしく稼働しているのがFormlabsのSLS 3Dプリンタ Fuse 1で、100％の稼働率で常に製造を続けています。

本記事のインタビューでは、オーナー兼マネージングダイレクターのRami Mizrahi氏とビジネスパートナーで奥様でもあるAnke Mizrahi氏が、同社の成功要因や多岐にわたる製造品目、Formlabsの3Dプリンタを実際に導入・運用して思うところをお話しいただきます。

Rami MizrahiとAnke Mizrahiは2017年にRapid 3D Serviceを設立。その後同社は3Dプリントに関するオールラウンダーへと急速に発展していきました。現在では、FDM、SLA、SLSの3方式を活用した3Dプリントでの試作品製作や少量生産のサービスを提供しています。また、Rapid 3D Serviceでは、SLA光造形3Dプリントでシリコン型製作用のモデルを内製しています。

Rami Mizrahi氏は、独立前から10年を超える3Dプリントの経験と技術面での幅広い専門知識を持っており、それが顧客へのアドバイスや多彩な要望に対応できる理由となっています。

「3Dプリントには様々な方式があり、当然その方式ごとにメリットとデメリットがあります。だからこそ、こちらが提供するサービスを多様化し、お客様に最良の提案ができるようにしたいと思っています」とAnke Mizrahi氏は言います。 

シリコンモデルを鋳造するための真空吸引鋳造機を購入した後、Rami Mizrahi氏は、マスター原型の製作と成形品の試作品を直接3Dプリントで製作するためFormlabsのSLA光造形3Dプリンタの導入を決めました。 

SLS（粉末焼結積層造形）方式の方ではFormlabsのFuse 1を採用しましたが、SLSの需要は非常に高く、すぐに2台目のFuse 1を追加導入することになりました。FormlabsのFuse 1は1000万円以下の低コストで導入できるため、Rapid 3D Serviceのようにそれほど規模が大きくない企業でもSLS方式の3Dプリントが導入でき、幅広い業務を受託できる大きな理由となっています。

Rapid 3D Serviceは、お客様が製品開発段階でシリコン成形での試作品製作や少量生産品の試作を通して、製品アイデアを検証するためのアドバイザーとして活動しています。

「お問合せをいただいてから納品まで、お客様と直接コミュニケーションを取りながらの協業やサービスは、私たちにとって非常に重要です」とAnke Mizrahi氏は言います。 

顧客のニーズにきめ細かく対応するため、Rami Mizrahi氏は日々寄せられる新たなリクエストに対し、技術面、材料面、作業面での技術的なアドバイスを行っている。 

Rapid 3D Serviceでは、高い耐荷重性を備える部品や多品種小ロット生産、そして高い柔軟性が要求される部品については、SLS 3Dプリントで対応するのが常となっています。 

しかし、試作品の色や平滑性などが要件に含まれる特殊なケースも存在します。そういうケースではSLA光造形やシリコン成形の方が適しています。また、SLA光造形は非常に細かなフィリグリーデザインであってもマスター原型が製作でき、そこから鋳造が行えるというメリットもあります。 

Rami Mizrahi氏は、プリントごとに造形品の径、サポート構造、壁の厚みが適正に造形できるように、STLファイルの品質管理もサポートしています。 

SLS 3DプリントはRapid 3D Serviceにおいて、試作品製作や少量生産に使用される主力の製造方法となっています。

Rapid 3D Serviceが提供するSLS 3Dプリントによるサービスは、特にナイロンパウダーの材料特性とFuse 1による低価格と短納期により、同社顧客の支持を得ています。Fuse 1が持つ造形スペースは、SLS方式の特徴通りサポート材を必要とせず、造形品を高さ方向に積み重ねることで高密度にパッキングしてプリントが行えます。そのため少量生産品であれば、僅か数日での納品が可能です。 また、SLS 3Dプリントのメリットであるアジャイル性は、顧客の設計をカスタマイズするサービスも迅速に行う柔軟性を実現しました。 

こうした理由から、同社顧客の自動車用マグネット式のスマートフォンホルダを販売するFilonoの案件でSLS 3Dプリントを採用することを決定しました。同社はホルダーの試作品製作をRapid 3D Serviceに依頼。同試作品はNylon 12パウダーによってプリントされ、Filonoの磁気ストリップはプリント後にアセンブリされます。ホルダーの生産はいくつかのシリーズを少量ずつ連続で生産し、既に数千個がFilonoに納品されています。このパイロット版の製品は、既にテストされ、販売され、継続的に実装されています。

「スマートフォンホルダは、1種類につき約1,000個を製造してFilonoに納めています。テスト段階の後でカスタマイズのリクエストを受けることもよくありますが、次のプリント時にすぐにそれを反映できます。」とAnke Mizrahi氏は説明します。

販売が開始されたばかりでその寸法にも多くのバリエーションを持つスマートフォンホルダをカスタマイズするには、設計・製造面での柔軟性は不可欠な要素です。柔軟性があれば、移り変わりの激しいトレンドに対応し、新たなデザインをいち早く市場に投入することが可能となります。

この製作例では、Fuse 1のビルドチャンバーのサイズが何よりの利点になったとRami Mizrahi氏は述べています。

「もしFDMの3Dプリンタでこれをすべて作っていたら、平面上に並べて何点かを作ることはできても、高さ方向に向かって作ることはできません。1回の造形でせいぜい10点ほどを作るのが精一杯だったでしょう。しかし、SLS 3Dプリンタでは、平面だけでなく高さ方向にも造形品を積み上げることができ、レイアウトも微調整できるため、例えばスマートフォンホルダなら1で100点造形できます。もちろん工程も大幅に短縮でき、数週間を要していた100点を数日でお届けすることができるようになっています。」と、Rami Mizrahi氏は説明します。

Rapid 3D ServiceでのSLA光造形3Dプリントで製作したマスターを用いたシリコン型製作の例として、Witt-Gasetechnikのケースをご紹介します。射出成形による量産を行う前に、安全弁のハウジングの試作が必要でした。

この試作品には一定の材料要件があり、シリコン成形が最も現実的な選択肢でした。表面が滑らかで、耐光性、耐熱性があり、カラーバリエーションも豊富であること。また、安全弁の小型赤外線インジケータの光を透過するため、ハウジングには透明な部品が必要でした。ハウジングは安全弁のネジ穴を含め、丸弁用、六角弁用などいくつかのバージョンを繰り返し試作しました。

Rapid 3D Serviceでは、このシリコン成型のマスターをFormlabsの Grey Proレジンでプリントしています。このSLAプリント品の滑らかな表面と精密な表現は、その後の鋳造段階で非常に重要です。FDMでのプリント品は、その造形方式に由来する層間の段差構造で表面が粗くなり、細部を十分に表現できませんでした。

「Witt Gasetechnikのハウジングを試作する際、数百点の部品を異なるバージョンで少量ずつ生産し、納品しました。これらの部品は頻繁にカスタマイズされ、試験後に射出成形での量産に移行する前に、私たちでプリント・成形しています」とMizrahi氏は説明します。 

Rapid 3D Serviceではシリコン成形用のマスターをプリントするだけでなく、SLA 3Dプリンタで直接試作品を製作することもあります。

Formlabsが展開する2種の造形方式― SLA光造形とSLS 3Dプリンタは、Rapid 3D Serviceのようなスタートアップ段階や中小規模の受託事業者の皆さまにもコスト面、スペース面で無理なく新たな生産方式を導入いただけます。また、需要の増加に応じてプリンタを増設する際にも同様のメリットがあり、無料でご提供するソフトウェアでは何十台のプリンタであろうと稼働状況と消耗品の在庫を一元管理できる機能も備わっています。Formlabsでは、特に中小規模事業者様の事業拡大を後押しいたします。