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技術白書
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Fuseシリーズの技術と作業手順の概要

FuseシリーズSLS 3Dプリンタは、単なるプリンタではありません。工業用熱可塑性プラスチックを使ってCADファイルを完全に機能的な実製品用パーツに変換する、包括的なエコシステムです。こちらでは、造形準備、プリント、造形品の取り出しやパウダーの回収・再利用といった全体的な作業手順をご紹介します。

Fuseシリーズの技術と作業手順の概要

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FuseシリーズSLS 3Dプリンタは、単なるプリンタではありません。工業用熱可塑性プラスチックを使ってCADファイルを完全に機能的な実製品用パーツに変換する、包括的なエコシステムです。こちらでは、造形準備、プリント、造形品の取り出しやパウダーの回収・再利用といった全体的な作業手順をご紹介します。

Fuse 1+ 30W

SLS 3Dプリンタなら、高機能部品をわずか数時間で高速造形

生産量を最大化し、材料ロスを最小化できるよう開発されたFuse 1+ 30Wは、Formlabsのコンパクトな工業用SLS 3Dプリンタです。史上最高の造形スピードと材料の機能を最大限に引き出すことで、わずか数時間での高速内製が可能になります。

Fuse 1
主要な技術仕様
最大造形サイズ
(W x D x H)
165 x 165 x 300 mm
 
積層ピッチ

110ミクロン

起動時間 最大60分
レーザーの種類 イッテルビウムファイバー
レーザー仕様 安全規格EN 60825-1: 2014、波長1,065 nm、最大出力30W、ビーム発散角3.24 mrad(公称値・全角)、製品分類Class 1
レーザ焦点サイズ(半値全幅)

247ミクロン

ホッパー容量 14.5L
ビルドチャンバー FuseシリーズおよびFuse Sift対応のモジュール型

 

Fuse Sift

Fuse Siftは、造形品の取り出しやパウダーの回収・保管・未使用パウダーとのミキシングまでを1台で完結できる後処理装置として、SLSプリンタを強力にサポートします。内蔵されている陰圧システムが、製作現場としてお使いの作業スペースやスタジオに粉塵が飛び散るのを防ぎます。フード下に手が届く構造になっており、統合された真空ホースで掃除も簡単に行えます。Fuse Siftは新旧パウダーを自動でミキシングして供給することで、無駄を省き、パウダー在庫の効率的な管理を実現します。現在、市場で同等の機能をオールインワンで提供できるSLS製品は、Fuse Siftだけです。

Fuse Sift

Fuse Blast

Fuse Blastは、SLS 3Dプリント向けに高度に自動化された後処理装置です。造形品からパウダーを迅速に除去し、わずか15分ほどで工業品質の滑らかな表面に仕上げます。さらに高い表面品質を実現する研磨装置もオプションで利用可能です。

Fuse Blast

Fuse Depowdering Kit

Fuse Siftの代わりとして小ロット量産に最適な、低価格オールインワン型SLS用手動後処理装置です。造形品からパウダーを除去した後、使用済みパウダーを回収して未使用パウダーと混ぜ合わせ、次のプリントで使用。これら全ての作業を手頃な価格で実現します。Fuse Depowdering Kitをご利用いただくことで、Fuse Siftを清掃することなくFuseシリーズプリンタでの材料交換がスムーズに行えます。

Fuse Depowdering Kit

ビルドチャンバー

SLS 3Dプリントでは、ファイバーレーザーと可動式のプリントプラットフォームでパウダーを焼結し、ほぼ等方的な造形品に仕上げます。ビルドチャンバーは重要な役割を担う容器で、プリント中にパウダーベッドが焼結済みの造形部と未焼結パウダーから成るパウダーケーキをチャンバー内に降ろします。プリントが完了したら、Fuseシリーズプリンタからビルドチャンバーを取り出してFuse Siftに移し、冷却、造形品の取り出し、パウダーの回収を行います。予備のビルドチャンバーをご購入いただくことで、前のジョブが完了した直後に新しいプリントジョブを実行できるようになり、Form 3のようなSLA光造形プリンタで複数のビルドプラットフォームを使用する場合と同様の連続プリントが可能になります。ビルドチャンバーはFuseシリーズプリンタ1台につき1つ付属しており、必要に応じて単品での追加購入も可能です。

Fuse 1+ ビルドチャンバー

パウダーカートリッジ

Fuseシリーズは、パウダーカートリッジを使ってFuse Siftから供給される材料をホッパーに充填します。パウダーカートリッジはまた、未使用の新しいパウダーと再利用パウダーを混ぜ合わせるミキシング容器としても使われます。

Fuseパウダーカートリッジ

パウダーコンテナ

FormlabsのSLS用パウダーは、容量3kgの容器が2つセットで、仮想プリントクレジットを事前登録済みのRFIDカードが付属した状態で届きます。未使用パウダーはFuse Siftに充填し、材料の使用状況や利用可能な未焼結パウダーの量を追跡できるパウダークレジットはFuseシリーズプリンタに挿入します。

パウダーカートリッジ

PreForm

Fuseシリーズプリンタでのプリントに使用する直感的な造形準備ソフトウェア PreFormは、造形準備を可能な限り自動化するとともに、必要に応じて手動でも細かな調整が可能です。SLS用のPreFormには、造形中のライブ映像の表示など、高度な準備・監視機能が備わっています。Formlabs SLA光造形プリンタのご使用経験があるユーザー様は、同じソフトウェアをそのまま複数台のプリンタでお使いいただけます。また、FORMファイルも異なるプリンタ間で問題なく利用できます。

PreForm

不活性ガス環境

Fuse 1+ 30Wはオプションで窒素ガス発生装置を接続することができます。不活性ガス環境を作り出すことで、造形中のパウダーの酸化を防ぎます。この機能により、より高機能かつ一貫性のある材料特性を維持できるほか、リフレッシュ率(新品パウダーの割合)を低下させることで造形単価を抑えながら高性能なパーツの製作が実現します。

不活性ガス環境
Formlabs 3Dプリンタ

3Dプリントを始める

Formlabsの使いやすく包括的なエコシステムは、3Dプリントを始めやすい設計です。Formlabsの3Dプリンタと材料をご覧になり、お客様のニーズに合ったものを見つけてください。

サービスプラン

Fuseシリーズ SLS 3Dプリンタ、Fuse Sift、Fuse Blast向けのサービスプランは、予期せぬコストの発生を防ぎ、投資収益率の最大化に貢献します。Fuseシリーズのコンプリートサービスプランは、保証期間を1年/3年/5年からお選びいただけ、いつでも更新が可能です。3年プランを一括払いでご購入いただくと1年の無料保証期間が、5年プランの場合は2年の無料保証期間が追加されます。専属のエキスパートチームによる電話およびメールでの優先的なサポートに加え、トレーニングを受けたエキスパートが定期訪問して行う定期メンテナンスも含まれており、お客様がビジネスの運営に専念しやすい環境を作ります。Formlabsのサポートチームが、交換部品の無償発送を含むリモートサポートを通じて、お客様と一緒に迅速な問題解決に取り組みます。現地訪問が必要と判断した場合、Formlabsまたはお客様地域の認定パートナーがSLS認定エキスパートをお客様施設に派遣します。追加料金は発生しません。また、オンボーディング動画で3Dプリントの始め方をご確認いただけるほか、ライブQ&Aセッションをご予約いただくと、作業手順や用途に関する疑問をFormlabsスペシャリストに直接お問い合わせいただけます。量産プランのお客様はFormlabsサイトでの修理認定コースにアクセスが可能です。その他のお客様は、認定SLS技術者によるオンサイトトレーニングをご購入いただけます。

詳細はこちらのリンクをご覧ください。

オプティカルカセット

SLSプリンタの内部は、熱可塑性樹脂を焼結することで発生するオフガスが充満します。これらのガスが光学面に集まり、染みとして残るようになると、レーザーの精度が低下する恐れがあります。SLSプリンタはどの機種でも毎回、プリント開始前に光学部品をクリーニングしなくてはならず、多くの場合、複雑なシステムを分解する必要があります。Fuseシリーズのプリンタは、工具を使わずに簡単に取り付け・取り外しができるオプティカルカセットで光学部品を保護しており、必要な時はつまみネジを手で回すだけで簡単に取り外せるようになっています。

オプティカルカセット

集じん機

効率性と安全性を守るためにも、作業スペースを清潔に保つことが大切です。SLSの後処理では、作業スペースが汚れやすいことが課題です。Fuse Siftはこの課題に対処できるよう、集じん機が付属しています。一体型のホースと操作スイッチで、作業スペースの掃除やビルドチャンバーに付着しているパウダーの除去、シフターの網目に残った破片の吸引が可能です。付属の標準ホースソケットにより、粒子の細かいパウダーを安全に吸引できる集じん機であれば、機種に限らずご利用いただけます。安全要件がより厳しい環境で作業されるユーザー様には、Formlabsが販売するATEX / Class II Division 2の集じん機もオプションでご購入いただけます。詳細については、Formlabsの担当者までお問い合わせください。

集じん機

Fuseシリーズプリンタの1日

FuseシリーズSLS 3Dプリンタは、単なるプリンタではありません。工業用熱可塑性プラスチックを使ってCADファイルを完全に機能的な実製品用パーツに変換する、包括的なエコシステムです。こちらでは、造形準備、プリント、造形品の取り出しやパウダーの回収・再利用といった全体的な作業手順をご紹介します。

1. ファイルの準備

造形準備ソフトウェアPreFormを使用し、STLまたはOBJファイルのインポート、モデルの造形向きや配置、造形時間の算出、プリンタの状態確認、プリントジョブの送信を行います。PreFormの作業手順はSLA光造形工程で何百万回も試行錯誤を重ねて確立したもので、この直感的な操作をSLS工程でもご利用いただけます。

SLSプリントに特化した新機能:

  • パッキングと配列:3Dグリッド内で複数の造形品をシームレスに複製・配列し、1回のプリントで造形スペースを可能な限り最適に使用できるようにします。
  • Z軸マニピュレータ:造形スペースのZ軸に沿って造形品を配置する場合に使用します。
  • カメラフィード:コンピュータから離れることなく、造形スペースに次々と積層されていく様子をライブ映像で確認できます。

これらの新機能を試してみませんか?PreFormの最新バージョンをダウンロードいただくと、仮想プリンタを使ってFuseシリーズプリンタ用の造形設定を確認できます。

2. プリント

SLSプリンタは、準備やメンテナンスを行うために広範なトレーニングやツール、物理的な労力がかかるものがほとんどですが、FuseシリーズプリンタはFormlabs製品ならではの使いやすさを存分に発揮し、SLSの作業工程を一変させます。以下にFormlabsのSLSプリンタを使った3Dプリント手順をご紹介します。

1. パウダーの充填:パウダーカートリッジを使ってプリンタにパウダーを充填します。未使用パウダーを含むクレジットがプリンタに保存されているため、現在充填されている材料やプリントに利用できる量を確認できます。

Fuse 作業手順1

2. クリーニング済みのオプティカルカセットを装着:オプティカルカセットの取り外し、メンテナンス、再装着に工具や分解は必要ありません。予備のカセットをご購入いただくと、前のプリントで使用したカセットのクリーニングを待つことなく次のプリントを開始できます。

Fuse 作業手順2

3. ビルドチャンバーの装着:一体型ハンドルのついた専用容器でプリンタからFuse Siftにビルドチャンバーを移管できます。キャスターやサポートフレームは必要ありません。複数のビルドチャンバーを購入しておくと、前のプリントが完了後、造形品を冷却している間に次のプリントを開始できます。

Fuse 作業手順3

4. 窒素供給装置の接続(Fuse 1+ 30Wのみ):使用材料が不活性ガス環境を必要とするタイプの場合、プリンタ後部に窒素供給装置を接続します。その後、タッチスクリーン上の左サイドバーでプリンタアイコンをタップし、プリンタステータス画面で「Nitrogen System(窒素供給装置)」をオンにします。タッチスクリーンに「N2モード」と表示されたら、吸入圧とバルブ圧の両方が適切な範囲内であることを確認します。

Fuse 1+のプリンタUI
Fuse 1+のプリンタUI

5. 事前チェック:タッチスクリーンに、文字と画像の両方で操作手順がステップごとに表示されます。プリンタの自己監視機能により、メンテナンスが必要になると自動的に通知されます。

Fuse 1+のプリンタUI

6. プリント開始:事前チェックが完了したら、プリントを開始できます。ホーム画面が造形スペース内のライブ映像に切り替わり、積層によって造形品が形成される様子を見ることができます。このライブ映像は、PreFormでも確認できます。

Fuse 1+のプリンタUI

3. 造形品の冷却

プリント完了後、後処理を行う前にビルドチャンバーをプリント筐体内で冷却する必要があります。こうすることで造形品の温度がゆっくりと下がり、反りの発生や最適でない機械的特性の定着を防ぐことができます。

1. プリンタ筐体内で一次冷却:プリント完了直後、合計プリント時間の30~50%の時間を使ってプリント筐体内で造形品を一次冷却します。例えばプリントの所要時間が10時間だった場合、造形品をプリンタ筐体内に入れたまま最長5時間程度自然冷却します。

Fuse 1+のプリンタUI

2. Fuse Siftで二次冷却:プリンタ筐体内での一次冷却が完了したら、ビルドチャンバーをFuse Siftに移します。ビルドチャンバーをFuse Siftに装着し、庫内でチャンバー内の温度を監視します。造形品を取り出せる温度になるとユーザーに通知が届きます。

Fuse Siftで造形品を冷却

4-A. Fuse Siftで造形品のパウダー除去

Fuse Siftは、Fuse製品専用の後処理装置です。パウダーの保管や供給のほか、造形品の取り出しや造形品から未焼結パウダーを回収するワークステーションとして機能します。Fuse Siftを使って造形品からパウダーを除去する手順は以下の通りです。

1. 陰圧システムを起動:Fuse Siftを使用する前に、陰圧システムを作動させ、作業スペースにパウダーが飛散するのを防ぎます。HEPAフィルターが舞い上がったパウダーを回収し、後で廃棄できるようにします。

Fuse SiftのUI

2. シフターの作動:プリント後、パウダーケーキから造形品を取り出す際に除去した未焼結パウダーは、作業スペースの下に設置したシフターに流し込まれます。シフターのふるいで使用済みパウダーから小さな塊や破片を取り除き、パウダーを分離します。回収されたパウダーは専用ホッパーに保管されるので、次のプリント時に新しいパウダーと混ぜて再利用します。

Fuse SiftのUI

3. パウダーケーキの取り出し:物理ボタンとタッチ制御でパウダーケーキを上昇させ、ビルドチャンバーからFuse Siftの作業スペースにスライドさせます。小型の造形品や様々な種類の造形品を高密度でパッキングした場合は特に便利な機能です。

Fuseパウダーケーキ

4. 造形品の取り出し:造形品はパウダーケーキの中で未焼結パウダーに囲まれています。パウダーケーキを手で崩して造形品を取り出し、余分なパウダーを取り除きます。後でFuse Blastを使用する場合、ここでは造形品から大まかにパウダーを除去するだけで構いません。パウダーを落としたら、造形品を移管用の専用容器に移します。この工程の所要時間はわずか5分程度です。簡易的なブラスタやメディア分離機能のないブラスタを使用する場合、またはブラスト処理を行わない場合は、付属のブラシを使って未焼結パウダーと半焼結状態のシェルを削ぎ落とします。パウダーを除去した造形品は、付属のワイヤーバスケットに集めていきます。

Fuseパウダーケーキ

5. 清掃:造形品のパウダー除去が完了したら、作業スペースを清掃します。作業スペース内に溜まったパウダーはシフターでふるいにかけて回収し、再利用できます。作業スペースの周辺やビルドチャンバー内、フードの上に溜まったパウダーは、集じん機で吸引して後で廃棄します。集じん機のオン/オフは、Fuse Siftコントロールパネルの物理ボタンで制御可能です。

後処理後のFuseの清掃

6. パウダーの回収:Fuse Siftの下に空のパウダーカートリッジを挿入し、インターフェース上で希望のリフレッシュ率を設定して「Fill(充填)」をタップします。Fuse Siftが自動的に新旧パウダーを計量してカートリッジに供給するので、そのまま次のプリントで再利用できます。カートリッジがいっぱいになったら、取り出してFuse Siftの右側に搭載されているミキサーに取り付け、「Mix(ミキシング)」をタップします。これで、次のプリント時にパウダーを再利用できます。

パウダーのミキシング

4-B. Fuse Depowdering Kitで造形品を取り出す

Fuse Depowdering Kitは、造形品からパウダーを簡単に除去できるオールインワン型のSLS用手動後処理キットです。使用済みパウダーを回収して新しいパウダーと混ぜ合わせ、次のプリントに備えます。

1. パウダーケーキの取り出し:冷却が完了したら、ビルドチャンバーをFuseプリンタから取り出し、Fuse Depowdering Kitの作業スペースに移管します。ハンドルが上を向いた状態になるよう、作業スペースに水平に乗せます。ビルドチャンバーの底面を持ち上げるようにして傾け、パウダーケーキを作業スペースにスライドさせます。

Fuse パウダーケーキの取り出し

2. 造形品の取り出しとパウダー除去:未焼結パウダーを手で取り崩して造形品を取り出します。後でFuse Blastを使用する場合、ここでは大まかにパウダーを落とすだけで構いません。所要時間はわずか5分程度です。簡易的なブラスタやメディア分離機能のないブラスタを使用する場合、またはブラスト処理を行わない場合は、付属のブラシを使って未焼結パウダーと半焼結状態のシェルを削ぎ落とします。

パウダーの分離

3. 使用済みパウダーの濾過:使用済みパウダーを作業スペースから振動シフターに注ぎ込みます。ふるいがけの完了したパウダーを付属の専用容器に移します。シフターが大きな塊や破片をパウダーから分離するため、安心して再利用できます。

Depowdering Kit

4. パウダーの計量:計量器を使って新しいパウダーと使用済みパウダーを計量し、Fuseカートリッジに注ぎ込みます。手動で1分以上カートリッジを上下左右に振り、中のパウダーがしっかりと混ざり合うようにします。これで、次のプリント時にパウダーを再利用できます。

パウダーの供給
パウダーの供給
Fuse パウダーグラス

5. パウダーの回収

SLSプリントの課題は、材料の無駄が発生しやすいことです。ほとんどのSLSプリンタはわずか数サイクルで造形品質と特性が劣化してしまうため、製品仕様に記載されているリフレッシュ率を達成できる製品はほとんどなく、ユーザーは使用済みのパウダーを廃棄して新しいパウダーでプリントしなければなりません。一方、Fuseシリーズプリンタは、使用材料によって20%〜50%ほどのリフレッシュ率で高品質な造形が可能です。社内外で実施した広範な試験の結果、数十回のプリントサイクルを経ても品質の低下は見られませんでした。高密度なパッキングとパウダー再利用により、Formlabs SLSプリンタでは材料の無駄を最低限に抑えた造形が可能です。

リフレッシュ率:SLS 3Dプリンタでは、未焼結パウダーを再利用することで材料の無駄を最小限にし、造形単価を抑えることができます。パウダーのリフレッシュ率とは、造形に必要な新しいパウダーの最小比率のことを指します。

競合製品   Fuseシリーズプリンタ
使用済みパウダーと新しいパウダーを混ぜてプリントした場合、5~9回のプリントで品質が劣化し始める   リフレッシュ率を20~50%にすることで、材料の無駄を最低限に抑えられる
使用済みパウダーはすべて廃棄する必要があるため、実際の材料費が30%以上増加する VS. 社内外で実施した広範な試験において、材料の機械的特性が一貫して保たれることが証明されている
パウダーの回収・再利用工程が手作業のため、作業スペースにパウダーが舞い散りやすい   パウダー回収装置のFuse Siftでパウダー再利用時の安全性と効率が大幅に向上

 

 

 

リフレッシュ率30%(Nylon 12パウダー)の場合、再利用パウダーを最大70%使用してプリントできることを意味します。Formlabsが開発したSLS技術は、材料の無駄をほぼゼロにすることで、材料費を節約しながらより多くのプリントを可能にします。

6. ブラスト処理

SLSでプリントした造形品のクリーニングには、ブラスト処理が欠かせません。Fuse Blastは、高度に自動化された後処理装置として、造形品からパウダーを迅速に除去し、わずか15分ほどで工業品質の滑らかな表面に仕上げます。さらに高い表面品質を実現する研磨装置もオプションで利用可能です。

1. 造形品の移動:Fuse Blastのキャビネットを開き、Fuse Siftから専用容器を介して造形品をFuse Blastに移します。Fuse Blastの前面に専用容器を取りつけ、造形品を研磨バスケットに移します。

Fuse Blastの作業手順

2. 処理サイクルの設定:造形品のブラスト処理で最も簡単なのは、予めプログラムされた設定を使用することです。造形品に最適な設定を選ぶか、造形品の要件に応じて手動で設定を調整することができます。「Start(スタート)」ボタンを押した後はFuse Blastが自動で処理を行います。

:Fuse Blastで造形品のブラスト処理を行う場合は、直径200〜300ミクロンのガラスビーズの使用をお勧めします。

Fuse Blast

3. 手動ブラスト:大型部品や繊細な形状の部品の場合は、手動ブラストに切り替えことも可能です。ノズルの位置を調整し、ジェットの下で両手で造形品を持ってブラストする方法と、ブラストガンを手持ちで操作する方法のどちらかを選べます。

Fuse Blast

4. メディアの交換:メディアが目詰まりを起こした場合、またはブラスト処理から研磨処理に切り替えたい場合は、使用中のメディアを交換する必要があります。容器の上でバルブを開け、Fuse Blastを1分程度作動させると容器の中にメディアを集めることができます。

注:Fuse Blastのパッシブフィルタでメディアとその他パウダーを自然に分離するため、メディアを4〜8倍長寿命化できるほか、Fuse Blast使用前に徹底的なパウダー除去を行う必要がありません。

Fuse Blastで処理した後のSLSパーツ

5. 研磨:Fuse Blastには、別売りの研磨装置を設置することで自動研磨機能もご利用いただけます。研磨装置をFuse Blastに装着し、メディアをFormlabs販売のPolishing Media(研磨メディア)に変更したら、予めプログラム済みのサイクルかカスタム設定のどちらかを選択します。

注:予めプログラム済みの研磨サイクルを使用すると、ブラスト処理と研磨をワンステップで行えます。研磨メディアはブラストメディアよりも大きいため、造形品の小さな窪みや穴からパウダーを取り除くにはやや効率が落ちる可能性があります。

Fuse Blastで処理した後のSLSパーツ
Fuse 1+ エコシステム

無償サンプルパーツをお申し込みいただくと、Formlabs材料の品質を実際にお確かめいただけます。お客様の用途に最適なソリューションについては、Formlabsまでお気軽にお問い合わせください。