SLS 方式3Dプリンタの価格比較

SLSプリンタの設備所有にかかるコストを考える際、プリンタの本体価格だけではなく、周辺機器、メンテナンス、サービスなども考慮が必要です。プリンタ自体の価格は、$10,000から購入できるDIYプリンタから最も高価なものであれば大容量の工業用プリンタで$500,000以上など、種類によって価格帯が大幅に異なります。

Formlabsは、工業クラスの造形品質を手頃な価格で提供することに成功した最初のメーカーです。Fuse 1はわずか$18,999、Fuse 1+ 30Wは$27,499という価格帯でありながら、従来の工業クラスSLSプリンタに匹敵する造形品質を実現します。しかし、どのプリンタを購入しても造形品を部品として使用可能な状態にするには、プリント後の後処理が欠かせません。

SLS方式プリンタはサポート材が不要なため、サポート材を取り除く手間はかかりません。ただし、造形品の周囲に残る未焼結パウダーを取り除く工程があり、そのための専用機器が必要になります。SLS方式プリンタを扱うメーカーのほとんどが後処理や粉末回収ステーションも合わせて提供していますが、その価格帯は非常に幅が広く、FormlabsのFuse Siftなら$8,999、EOSのソリューションでは$50,000になります。従来型のパウダー回収装置や後処理装置を中古で購入することもできますが、正常に機能する装置は$40,000以上することがほとんどです。

現在市場に出ているSLSプリンタにはすべて、任意であれ必須であれサービスプランと保守契約オプションがついています。従来型の工業用プリンタの場合、サービス契約料は本体価格の10%程度、つまりFuseシリーズのプリンタを毎年追加購入できてしまうほどの金額に設定されていることがほとんどです。さらに、工業用プリンタのサービスプランは毎年更新が義務付けられていることが多く、継続的なコストがさらに増えることになります。

SLS方式の材料として最も一般的なのはナイロンです。ナイロンは高機能エンジニアリング系熱可塑性プラスチックで、硬度が高く軽量な機能部品の主要材料として使用されています。ナイロン複合材料も広く使用されており、TPUのように柔軟性のある材料を提供しているメーカーもあります。これらの材料費はメーカーによって異なりますが、ナイロン材料の価格はほとんどが1kgあたり$100ドル前後で、大量購入で割引が適用されるケースもあります。

原材料の価格はどのメーカーでも大体同じですが、これらの材料にかかる継続的なコストは作業手順の効率性によっても変動し、その効率性を左右するのがパッキング率とリフレッシュ率です。

FuseシリーズのようなベンチトップサイズのSLSプリンタの場合、パッキング率30％を実現できることが多く、粉末のロスが最小限で済みます。無駄のないプリント手順の実現可否は、パッキング率とリフレッシュ率のバランスを合わせられるかどうかにかかっています。リフレッシュ率とは、プリントを行う度に必要となる未使用パウダーの量を指します。SLSプリンタのリフレッシュ率は30％～50％が主流ですが、一部のプリンタでは20％程度しか実現できないケースもあります。

しかし、リフレッシュ率だけが消耗品にかかる継続的なコストを左右するわけではなく、最も重要なのはリフレッシュ率とパッキング率のバランスなのです。リフレッシュ率とパッキング率のバランスが取れている、もしくはパッキング率がリフレッシュ率より高い場合は、使用済みパウダーと未使用パウダーを同量で入れ替えれば良く、最終的にすべてのパウダーが使用されることになるため無駄が最小限に抑えられ、資金を効率的に使うことができます。

SLS方式の場合は未焼結パウダーが造形品を支えるため、FDM方式やSLA光造形方式で発生するサポート材の取り外し工程が不要です。ただし、後処理として造形品から余分なパウダーを取り除く必要があるため、手作業をゼロにすることはできません。また、一部のプリンタは仕組みが非常に複雑で、プリントを1回行うごとにメンテナンスや手間のかかる準備作業が必要になる場合があります。

従来の大型SLSプリンタの場合、プリンタ本体と後処理装置の操作には専任の技術者が必要で、場合によってはパウダーの再利用工程で別の機器が必要になることもあります。このような従来型のSLSプリンタでは、使用するパウダーを別のものに切り替えたい場合、プリンタと後処理装置のクリーニングやパウダー除去に少なくとも丸1日かかることがあります。コストの計算をする際は、このような作業にかかる追加の人件費のほか、洗浄中にプリンタが使えないことによる潜在的な生産機会の損失も考慮する必要があります。FormlabsのFuseシリーズの場合、Nylon 12パウダーとNylon 11パウダー間の切り替えに必要な時間はわずか4時間で、Nylon 12パウダーとNylon 12GFパウダーなど、ベースとなる成分が同じ材料間の切り替えはさらにその半分程度の時間で済みます。

DIYプリンタなど低価格SLSプリンタの場合は、後処理に必要な周辺機器が付属しておらず、オペレーターがパウダー除去やパウダーの混合、再利用、その他作業に費やす時間が長くなります。作業手順が直感的でないことも、多くの手作業が必要になる原因です。

FormlabsのFuseシリーズは、従来型のSLSプリンタの合理化された作業手順と低価格プリンタの設置面積の少なさを兼ね備えたプリンタです。FuseシリーズのプリンタとFuse Siftをセットで導入しても既存の作業環境に無理なく組み込むことができるサイズで、パウダー除去や再利用などパウダーの取り扱いに関わるすべての作業はFuse Siftで簡単かつ直感的に行えるため、オペレーターはより重要な作業に時間を割くことができます。