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長良の落陽。

家庭用3Dプリンターと業務用3Dプリンターの違い

家庭用の3Dプリンターと業務用の3Dプリンターでは、大きく価格や性能が異なります。
業務用3Dプリンターは、精密かつ安定した造形が可能で「微調整や便利な機能」も豊富に含まれています。一方の家庭用3Dプリンターは業務用3Dプリンターほどの性能はありませんが、安価に購入することが可能です。
違いの詳細については、次で解説していきます。
購入方法・本体価格の違い
家庭用3Dプリンターは、インターネット上にある通販サイトなどから気軽に購入できます。価格も10万円以下のモデルが多くラインナップされているので、個人のお客様でも導入しやすいのが特徴です。
一方で、業務用3Dプリンターは、法人向けサイトや、販売店への問い合わせから購入することになります。また、価格が数十万円などと家庭用に比べて高く、購入前に展示会やショールームを利用するケースが多くあります。
機能面・造形精度の違い
業務用3Dプリンターは、価格が高い分、家庭用に比べて造形に便利な機能が多く搭載されています。
また、本体に搭載された軸やプラットフォームなど、各種部品もスペックの高いモノを利用しているので、高解像度の造形が可能です。
一方で、家庭用3Dプリンターは、リーズナブルな価格で提供できるよう、業務用に比べて搭載している機能が抑えられているほか、造形精度も劣る傾向にあります。
プリント最大サイズの違い
家庭用3Dプリンターは、業務用に比べてプリント最大サイズが小さくなります。そのため、大きなモデルを造形したい場合は、家庭用3Dプリンターだと対応できないこともあるでしょう。
その分、家庭用3Dプリンターの筐体サイズはコンパクトなので、家庭でも気軽に設置しやすい特徴があります。
家庭用3Dプリンターを選ぶ際は、プリント最大サイズと筐体サイズのバランスを見て選ぶようにしてください。
対応する材料の違い
家庭用3Dプリンターは、PLAやABSのような、オーソドックスな樹脂のみ対応している場合がほとんどです。特殊な特性を有する造形物が必要になった場合は、家庭用だと対応できないことがあります。
業務用3Dプリンターの場合は、さまざまな材料に対応していたり、特殊な用途の材料に対応したりといった特徴があります。
ただし、家庭用と業務用問わず、対応できる材料は機器によって異なるので、検討の際は必ず対応する材料をチェックしておきましょう。
カバーの有無
家庭用3Dプリンターは、Adventurerシリーズの3Dプリンターのように、本体を覆うカバーが搭載されているモノもありますが、なかにはカバーを搭載していないモノもあります。
カバーのないモデルは、外気の影響を受けやすく、造形物が冷却されて収縮してしまうなどのトラブルが発生することも。また、材料にも外気からの影響を与えてしまうため、使える材料が限られてしまうものです。
業務用3Dプリンターは、基本的にカバーを搭載しているため、筐体のなかの温度を維持しやすく、造形の精度が向上します。材料も対応できる幅が広くなり、収縮しやすい材料でも使えるなどのメリットがあります。

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光造形方式3Dプリンターの用途

ラピッドプロトタイピング(高速試作)
3Dプリンティングは、機器のセットアップを変更することなく、データの変更のみで異なる形状を成形することができるため、スピード重視で多岐にわたる形状を作製するラピッドプロトタイピングに活用されています。3Dプリンターを導入して社内で使用すれば、試作品の内製化が可能です。製品開発プロセスの時間短縮ならびにコスト削減につなげることができます。
特に光造形(SLA)方式の場合、その強みを活かして下記のような活用場面があります。
<例>
試作の可視化
商品の試作品などを実際に形にすることで、社内あるいは社外の人にも共有しやすく、商品のイメージしやすくなる。


中空シャフトステッピングモーター

工具などの試作
実際に工具の形やはまり具合の確認に使用される。高耐久性レジンや高温耐性レジンを使用すれば、機能試験用のプロトタイプ製作も可能。
小さな射出成形部品の出力
従来の製造方法を用いた金型製作は、納期が長く、初期コストが高いです。また、鋼やアルミなど硬い素材を使用した金型は、形状変更が難しいことが課題です。
一方で、3Dプリンターを使用して型を内製化すれば、形状変更が容易になり、短納期・低コストで設計の反復が可能になります。さらに、光造形方式で3Dプリントしたパーツは高精度かつ滑らかな表面仕上がりになるので、型が最終パーツに移りやすく、離型も簡単です。また、高温耐性レジンを使用すれば、高い溶融温度の熱可塑性樹脂の射出成形にも対応できます。ただし、材料が樹脂であることから、回数の少ない射出成形用の型や試作型の方が適しています。
<例>
大量生産する商品の素材を選定するため、さまざまな種類の熱可塑性樹脂で試作するための型の製作
新型コロナウイルスの感染拡大に伴い、急遽、必要になったマスクのストラップの設計・製作において、光造形方式3Dプリンターで型を素早く製作
産業用 大型光造形3Dプリンターでの造形
多くの光造形方式3Dプリンターは、デスクトップ型など機器本体のサイズが小さいものが多いです。しかし、光造形方式のメリットはそのままに大型パーツを造形したい場合には、産業用の大型光造形方式3Dプリンターが適しています。また、大型であれば、複数のパーツを一度に造形するバッチ生産も可能になるため、生産スピードを上げることができます。
<例>
バンパーなどの自動車部品の試作品や最終製品の製作。部品の開発サイクルを加速化。
複数あった部品を統合して一括で造形することで、組立工数が減り、大型部品の製作に掛かる時間を短縮。
複数のパーツを一度に造形できるため、量産にも適している。
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ロボットアームの種類

ロボットアームは構造によっていくつかの種類に分けられます。それぞれの種類によって、得意とする作業や用途が異なります。
垂直多関節ロボット
人間の腕の動きを再現したロボットアームです。汎用性が高く、溶接やハンドリングなどさまざまな用途で使われています。6軸を備えたものが主流ですが、7軸以上のロボットアームも登場しています。
双腕ロボット
人の上半身のような形をしていて、2本の腕を使って作業を行えます。両側から挟み込むようにワークを持ち上げたり、片方のアームがポジショナーの役割をして別々の作業を行ったりするなど、複雑な作業に使われています。
スカラロボット(水平多関節型)
ジョイントは水平方向にのみ旋回し、水平を維持したままアームが動作するタイプのロボットアームです。Z軸(上下)の動きは先端部分で行うため、アーム部は上下方向の剛性と水平方向への柔軟性を持ちます。
サイズの小さなワークや平面上のワークに対して作業効率が良く、部品を押し込んで組み付ける組み立て作業に適しています。また、導入コストが比較的低めです。
パラレルリンク
パラレルメカニズムと呼ばれる、複数のリンクで1点の動きを制御する方式を使ったロボットアームです。異なる角度から張られた複数の操り糸によって、操り人形のように動作します。
可搬重量は大きくありませんが、高速動作を行えるのが特徴です。ベルトコンベアで流れるワークに対して、高速な加工や処理を行う場面で活躍します。
直角座標型(直交)ロボット
XYZ軸方向にそれぞれスライドするユニットを直角に組み合わせた、シンプルな構造のロボットです。各ユニットは直線的な動きしかできませんが、同時に動くことで可動範囲内の座標に位置決めを行えます。目的に合わせて軸数を増やすなど、柔軟に対応が可能な点がメリットです。
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金属積層造形のデメリットを解決する方法

金属積層造形のデメリットを解決できれば、より優れた造形物を製造できます。
そこで、金属積層造形のデメリットを解決する方法を解説します。
従来製法では製造困難な新部品製造に活用する
鋳造法や切削加工などの従来製法で製作可能な部品で、今後も安定的に入手できる部品に積層造形を適用しても、
多くの場合でコスト高になるのみで、メリットが得られません(工程数減や供給者断絶対応など、他の目的がある場合は別です)。
金属積層造形の設計自由度が高い特徴や分散生産が可能でかつ製造数量の増減に柔軟に対応できる特徴を武器に、
新部品製作の検討がよりメリットを享受しやすいでしょう。
また、金属積層造形でしか得られない材料特性もあります。材質自体の性能を高めると、部品特性の向上も見込めます。
少量の製作に活用する
金属積層造形は、大量生産に向かない代わりに少量の製作を容易に行えます。
また、少量でもシンプルな形状であれば、従来製法のほうがコストを抑制できるかもしれません。
しかし、形状が複雑になるほど、積層造形の方が低コストになる可能性が有ります。
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インナーロータ型ブラシレスDCモータのデメリット

インナーロータ型のブラシレスDCモータは、外側に巻線(コイル)を配したステータ(固定子)があり、内側の、永久磁石を取り付けたロータ(回転子)が回転する構造です。
外径が小さいほど慣性が発生しにくいため、アウターロータ型に比べると回転軸における慣性モーメントが小さくなります。回転を始めた直後の立ち上がり特性や停止特性には優れているものの大きなトルクは出しにくくなります。
また、同じトルク特性でモータを小型化するためには、小さい磁石を採用したまま強力な磁束密度を作らなければなりません。磁石の強度、耐久性、接着強度が不十分であれば高速回転時に回転子の遠心力で磁石が破損する恐れがあり、高性能な磁石が必要です。
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