3Dプリンターを調べ始めると、ある疑問が頭に浮かびます。「この3Dプリンターの解像度はどれくらいなのか？」 この質問に答えるのは簡単ではありませんし、疑心暗鬼になって期待を裏切られることもあります。「解像度」によって、次の3Dプリンター購入を左右される前に、3Dプリンター解像度の定義とこの指標に関するよくある誤解について説明します。
3Dプリンターのデータシートに1.25μのX/Y/Z解像度が記載されているからといって、完成したパーツにその解像度が期待できるわけではありませんし、滑らかな表面仕上げを保証するものでもありません。
3Dプリンターの解像度とは？ …おそらくあなたが考えているものとは違います
積層造形分野ではメートル法が標準化されていないため、3Dプリンター解像度は、X/Y/Z解像度、位置決め解像度、理論解像度など、さまざまな名称で呼ばれています。この指標は、3Dプリンターの理論上の各方向への最小動作可能な動きを意味するものです。位置決め解像度は、ハードウェアとファームウェアによって規定されるもので、ステッピングモーターが1回転するうち、何回の動きで360度回転するかという「ステップ数」によって計算されます。このステップを刻んだ回転運動は、ステッピングモーターとタイミングベルトによってX、Y、Zの各軸へ伝達され、直進運動に変換されます。ステップ数が多ければ多いほど、少しずつの直進運動になるため、3Dプリンターはより細かな動きを実現できることになります。これは重要なことですが、メーカーが提供するのは理論値であることが多く、材料収縮、タイミングベルトの張り方、ノズル径など、さまざまな要因によって実際には実現できないことがあります。
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3Dプリントに慣れていない人や熟練したプロでさえ、解像度とは、プリントパーツの寸法精度や表面仕上げの2つのうちの1つであると誤解されがちです。これらは２つとも複雑な話になるので、それぞれを少しずつ分析してみることとします。各3Dプリント技術には長所と短所があるので、本記事は全体的に見た評価の一部であることを認識しておいてください。お困りの際は、Bruleの3Dプリントエキスパートがお手伝いいたします。
プリントパーツの寸法精度
プリントパーツの寸法精度は、ハードウェアだけで決まるものではありません。むしろ、3Dプリント方式ごとに数多くの影響要因があります。ここでは、代表的な2つの方式について、その影響要因を解説します。
材料を押し出す3Dプリンター
材料押出方式／熱溶解フィラメント方式（FFF/FDM）の3Dプリンターにおいて、最終的なパーツの寸法は、位置分解能、ノズルサイズ、ダイスウェル（押出物膨潤、バルス効果）、タイミングベルト張力、材料収縮率に影響されます。材料素材は特に大きな要因となり、材料によってはダイスウェルが大きいものもあります。さらに、ABSのようなスチレンベース素材は収縮率が高く、意図したよりもパーツが小さくなってしまうことがあります。幸いなことに、ほとんどの材料押出方式3Dプリンターは、より小さなノズルを追加することで、正確なプリントと滑らかな表面仕上げを実現することができます。その代償として、プリント終了までに時間がかかることになります。
レジンを使う3Dプリンター
レジンを使う3Dプリンターの場合、寸法精度は主に材料素材とレーザースポットの大きさによって、DLP(Digital Light Projector)3Dプリンターの場合、画面の解像度によって決まります。また、材料素材によっては熱や紫外線による硬化過程で収縮するものもあります。総合的に見て、SLA/DLP方式プリンターは、材料押出3Dプリンターよりも正確なパーツを生成しますが、トレードオフとして、手頃な価格で市場に出回っている3Dプリンターのほとんどは、造形容積が小さく、材料素材もABS、ポリカーボネート、ポリアミドなど、最終製品の材料素材を模したものしかありません。ただし、Formlabs社のForm 3LやNexa社の超高速3DプリンターNXE400のように造形エリアが大きい例外もあります。
表面仕上げ
SLA/DLP方式の3Dプリンターは、表面の仕上がりが非常に滑らかになります。ただ、前述したように、本方式にはいくつかのトレードオフがあります。材料押出3Dプリンターでは、ノズル径を小さくして層を細かくすることで、より滑らかな表面仕上げを実現できます。さらに、材料素材によっては蒸気（アセトンなど）で平滑化することで、レジンを使う3Dプリンターに近い表面仕上げが可能になります。
これで解決ですね！
3Dプリンターを購入する際には、あまり解像度に左右されないようにしてください。この数値は理論上のものであり、使用する材料素材など他の要因によって、あくまで理論値に留まることが多いからです。最適な3Dプリンターを選ぶためには、Bruleの3Dプリントエキスパートがお手伝いします。豊富な技術とメーカーブランドを取り揃えておりますが、ブランドにとらわれないアプローチでお客様の活用用途に最適なソリューションを提供します。
