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May 20, 2023

Formlabs フォーム 3+

Formlabs Form 3+ è una stampante 3D per stereolitografia (SLA) per applicazioni quali:

Formlabs Form 3+ は、プロフェッショナル向けのステレオリソグラフィー (SLA) 3D プリンターです。 Formlabs は、Form 3+ (価格は 2,499 ドル、テスト時は 4,249 ドル) を工業品質のデスクトップ 3D プリンタとして説明しており、製品設計者によるラピッド プロトタイピングや部品の生産に特に適しています。 実際、高品質の部品を印刷することができ、私たちがテストしたコンプリート パッケージは完全な 3D 印刷ソリューション (樹脂とサンドペーパーを除く) を提供します。 ただし、Form 3+ をマスターするにはかなりの学習曲線が必要になるかもしれません。 ただし、Formlabs のカスタマー サービスは迅速に対応し、問題が発生した場合に解決するのに役立ちます。つまり、Form 3+ はワークベンチにとって強力で信頼できるツールとなり得るということです。

私が初めて Formlabs に出会ったのは、10 年以上前の World Maker Faire New York で、同社初の 3D プリンタである Form 1 がクラウドファンディングに参加していたときでした。 担当者が Form 1 で作られた 3D プリントのチェスセットを見せてくれたのを覚えています。 これらの作品の印刷品質は、特に当時の典型的なフィラメントベースのプリンターの多くによる荒削りな外観と比較して、印象的でした。 Formlabs は何か特別なことをやっているように私には思えました。Form 1+ は私がレビューした最初の 3D プリンター、そして最初の SLA プリンターの 1 つでした。 私の経験から、印刷品質と解像度の点でステレオリソグラフィーの有望性を確信すると同時に、この方法の多くの課題も明らかになりました。

光造形は、最初に開発された 3D プリンティング技術です。 SLA プリンターでは、UV 硬化性液体樹脂のバットに紫外線レーザーを照射し、樹脂上の印刷対象物の断面をトレースし、その過程で樹脂を層ごとに硬化 (固化) させて、プリントモデル。 半透明（ただし紫外線は通さない）のオレンジ色のフードが Form 3+ を覆い、日光にかなりさらされても樹脂が誤って硬化するのを防ぎます。 (ビルド プレートを取り外したり取り付けたりするために、カバーを短時間開けることはできますが、樹脂に明らかな悪影響はありません。)

溶融フィラメント ファブリケーション (FFF) または溶融堆積モデリング (FDM) プリンターとも呼ばれるフィラメント ベースのプリンターと比較すると、SLA モデルの印刷プロセスは逆になります。 ビルド プレート (印刷プロセス中に印刷されるオブジェクトが付着する表面) は、レジン タンクの上のアームから逆さまに吊り下げられ、各層が印刷されるたびに何度もその中に浸されます。

Formlabs の Form 1+ および Form 2 は従来の SLA プリンタですが、Form 3 シリーズのプリンタ (Form 3、Form 3+、Form 3B、および Form 3BL (後者の 2 つは医療業界向け) を含む) は低強制ステレオリソグラフィー (LFS)。 Formlabs によると、LFS は印刷プロセス中に部品にかかる力を大幅に軽減する SLA のバリエーションです。 これは、柔軟な樹脂タンクと、レーザー ビームが生成される改良された光処理ユニット (LPU) を組み合わせることで実現されます。 LFS は、微細なディテールと鋭い先端を備えた滑らかな部品を製造すると言われています。

Form 3+ には、プリンターとビルド プレートに加えて、プリントを浸すための 2 つの小さなタンク、樹脂とイソプロピル アルコール (IPA) を扱うためのツールとニトリル手袋を含む仕上げキットが含まれています。 これはベーシック パッケージに含まれるすべてのものですが、テスト ユニットは洗浄ユニットと硬化ユニット (Formlabs では Form Wash および Form Cure と呼んでいます) を追加した Complete パッケージです。 Formlabs はコンプリート パッケージを $4,249 で直接販売していますが、より低い交渉価格が利用可能かどうかを希望の 3D プリント サプライヤーに確認する必要があります。

印刷が完了すると、ビルド プレートがプリンターの上部に上昇し、オブジェクトが取り付けられたままのビルド プレートのラッチを外して、約 2 ガロンの IPA を保持する Form Wash の上部にあるホルダーに置くことができます。 あるいは、下の写真に示すように、ビルド プレートからすでに取り外したオブジェクトをワイヤー バスケットに入れて洗浄プロセスに使用することもできます。 プリンター (フードが所定の位置にあるとき) とフォーム ウォッシュ (閉じたとき) は両方ともしっかりと密閉されているため、印刷プロセス中に樹脂やアルコールからの煙がほとんど気になりませんでした。

Form Wash の上部が閉じられ、ユーザーが下部のボタンを押して洗浄を開始すると、機械がアルコールを撹拌して対象物を洗い流します。 20 分間のすすぎサイクルが完了したら、ユーザーは対象物を取り外して Form Cure に置きます。 このユニットは対象物を華氏 140 度に加熱し、UV 光で硬化します。このプロセスには約 1 時間かかります。

Form 3+ のセットアップは、少なくとも原理的には簡単です。 ビルド プレートをアームに取り付けるには、レバーを引き上げ、プレートを所定の位置にスライドさせ、レバーを押します。 次に、プリンターを接続して電源を入れます。 次に、LCD 画面の左上にあるプリンター アイコンをタップすると、レジン カートリッジ、ビルド プラットフォーム、レジン タンクのステータスを示すプリンターの図が表示されます。

レジン タンクはトレイに入っており、蓋はプリンターのフードと同じ UV 不透過性のオレンジ色のポリマーでできています。 取り付けるには、フードを開け、タンクをトレイから取り外し、蓋を外してから、トレイをプリンタの下部に挿入し、カチッと音がするまで奥に向かって押し込みます。 次に、ミキサー バー (樹脂を撹拌する) をタンクの左端のキャリッジに置きます。

最後に、樹脂カートリッジをプリンターの背面にあるカートリッジ レセプタクルに置き、押し下げて上部のバルブを開きます (シャンプー ボトルにある押し込み可能なバルブと同じように)。 すべてが正常であれば、LCD 画面上のカートリッジ、プラットフォーム、タンクが青く光ります。

Form 3+ は、USB 経由でコンピュータに直接接続することも、Wi-Fi やイーサネット経由でネットワーク経由で接続することもできます。 テスト印刷はすべて、コンピューターから Wi-Fi 経由で行いました。 プリンターを Wi-Fi に接続するには、プリンターの設定からアクセスできるネットワークのリストからネットワーク (コンピューターが接続されているものと同じ) を特定し、そのパスワードを入力します。パスワードは保存されます。

オブジェクトを印刷用に準備するには、無料でダウンロードできる同社の 3D 印刷ソフトウェアである PreForm でオブジェクトを開きます。 その操作は、Ultimaker Cura や他の 3D プリント プログラムと似ています。 ファイル (STL または OBJ 形式) をロードすると、オブジェクトが画面上の仮想ビルド領域にレンダリングされます。 移動、サイズ変更、複製が可能です。 方向を変える。 特定された問題は自動的に修正されます。

印刷中にオブジェクトを安定して整った状態に保つためにサポートを追加するように求められる場合があります。 プリントの下部に完全なラフトを追加したり、各サポートの周囲にミニラフトを追加したりできます。 [ジョブ設定] メニューをクリックしてプリンターを選択し、樹脂の種類、解像度、その他の設定が正しいことを確認します。 すべてが順調に完了したら、画面の左端にある垂直メニューのプリンター アイコンをタップすると、印刷物がプリンターに送信され、印刷が開始されます。

少なくとも理論上はこのようにプリンターが動作します。 私の経験では、途中でさまざまな問題が発生しました。 まず、トレイがカートリッジを識別していなかったことがあり、その逆も同様でした。 Formlabs の担当者に電子メールを送信したところ、当社のテスト ユニットには 1 年間のサービス契約が付属しており、その契約には担当者による Form 3+ の 45 分間の説明が含まれていることを教えてもらいました。 そこで、概要を理解することができただけでなく、プリンターに関するさまざまな質問をすることができ、役に立ちました。

また、会社のサービスラインに 2 回電話をかけましたが、同様に役に立ちました。 たとえば、一見カートリッジとタンクに互換性がないように見えますが、タンクは最初に使用したカートリッジとペアになることがわかりました (ただし、再プログラムすることは可能です)。 これは、樹脂の種類を誤って混合したくないという点では理にかなっていますが、樹脂がタンクに注がれる前であっても同様です。 これは、タンクとカートリッジがそれぞれプリンターと電気的に接続する必要があり、特にタンクの接続が不安定であることが判明したという事実によってさらに悪化します。 正しく装着されるまで何度も試行する必要があり、必要かもしれないと言われなかった場合に加える力よりも少し強めに力を加える必要がありました。

もう 1 つの問題は、最初の印刷を準備するプライミング プロセス中にタンクを充填することでした。 プリンタの背面にあるベイからカートリッジを取り外した後、手動でタンクにレジンを注入し、レジンが一定のレベルに達したらカートリッジを取り付け直すと、時間を大幅に節約できると言われました。 これを実行しましたが、再装着したカートリッジから樹脂はまだ流れません。 もう一度ヘルプラインに電話した後、私はカートリッジを振り (最初のセットアップ時よりも激しく)、カートリッジの下側にあるバルブを操作し、樹脂を (箸で) かき混ぜました。 タンクはいっぱいになりましたが、非常にゆっくりとしました。 この 10K 硬質樹脂にはガラス粒子が含まれているため、剛性を高める一方で粘度も増加させるため、扱いが難しいことがわかりました。 もう一度タンクを振ってかき混ぜ、下のバルブを絞ると、今度は印刷できました。 私はすぐに（別のタンクを使用して）ドラフトレジンに切り替えました。

Formlabs は、Form 3+ 用にさまざまな樹脂をリットル ボトルで販売しており、価格は 149 ドルから 299 ドルまでです。 (生物医学的な樹脂など、他の樹脂はこのプリンターには適していません。) 自分の作業に適した樹脂を選択することは、調査を行って、購入する前に会社の担当者に相談する必要がある作業の 1 つです。

私が遭遇したもう 1 つの問題は、付属のスクレーピング ツールを使用してビルド プレートをこじ開けようとしても、完成したプリントをビルド プレートから取り除くのが難しいことでした。 Formlabs のオンライン ヘルプ リソースで、ビルド プレートからオブジェクトを簡単に削除するためのヒントをいくつか見つけました。皮肉なことに、オブジェクトとビルド プレートの加熱と冷却の両方がリストに載っていました。 2 つの方法のうち、オブジェクトとビルド プレートを冷凍庫に数時間入れておくのが最も効果的であると思われました (弱毒性の樹脂から食品を守るため、袋に詰めた後)。 私たちは、プラットフォームを覆う金属シートを曲げることができる Formlabs の Build Platform 2 (229 ドルのアクセサリ) をテストする機会がありませんでした。 Formlabsによれば、これによりユーザーはツールを使わずにプラットフォームからオブジェクトを迅速かつ簡単に削除できるという。

関連するもう 1 つの問題は、ビルド プレートからプリントをこじ開けるのが簡単な作業ではない可能性があるという事実を考慮して、適切なタイプのラフトとサポートに関するものでした。 通常、サポートは簡単にクリップしたりプリントから引き剥がしたりできますが、プレートからラフトを取り外そうとしているときにラフトが壊れた場合、それに取り付けられたサポートが予期せぬ方向にねじれて、支柱などの繊細な部品が破損する可能性があります。上に示した月着陸船の脚 — 私は、それらがどのような茂みを作り出すことができるかを示すために、そのプリントに取り付けられたサポートを残しました。 これは、サポートが比較的少ない小さなオブジェクトよりも大きなオブジェクトでより問題になります。

全体として、9 つのテスト オブジェクトを印刷しました。そのうち 7 つはグレーのドラフト レジンを使用し、2 つは白色の 10K リジッド レジンを使用し、すべて 100 ミクロンのレイヤー高さで印刷しました。 誤植はありませんでした。 印刷が開始されると、完了するまで続行されました。

3D プリンターのテストに使用するオブジェクトの 1 つは、急傾斜した表面上にレンダリングされたテキストと幾何学的形状を持っています。 それは非常にうまくいきました。 形も文字も整っていて、レイヤーが2か所飛ばされているように見えましたが、それは近くで見て初めてわかりました。

私は当初、サポートと完全なラフトを使用して同じオブジェクトをプリントしていましたが、サポートの存在がテストの目的を妨げると感じ、サポートを削除するとプリント上の最も細かい部分の一部が壊れてしまいました。 私はこのオブジェクトを支柱もいかだも付けずに再印刷しました。 再版の品質が素晴らしかったため、そのような小道具は不要であることが判明しました。 ただし、一部のオブジェクトにはサポートが必要であり、その使い方を習得するには学習プロセスが必要です。

グローグ（ベビーヨーダ）のプリントも驚くほどうまくいきました。 フィラメントベースの 3D プリンタを使用して作成したこのような大きなプリントでは、指や耳の形成が不十分なことがよくありますが、Formlabs Grogu プリントは、その小さなサイズにもかかわらず、ほぼ完璧でした。

さらにいくつかの小さなオブジェクトをサポート付きで印刷しました。 それらは簡単に切り取ることができ、紙やすりで磨くと実際の痕跡はすべて取り除かれました。

初期の光造形 3D プリンターは、5 桁か 6 桁の価格がかかる巨大な装置でした。 しかし、Formlabs は、比較的手頃な価格のプロ仕様のデスクトップ SLA プリンタを開発する先駆者となっています。 Form 3+ は、ほぼ箱から出してすぐに完全な低力 SLA 3D プリント ワークフローをサポートしますが、樹脂とサンドペーパーなどのいくつかの追加品を別途購入する必要があります。 さらに、テストでは高品質の印刷物が生成されました。

ただし、最初からすべてがスムーズに機能することを期待しないでください。 会社の電話サポート担当者に何度か電話する必要があるかもしれませんが、全体的には役に立ちました。 この強力かつ複雑な製品を使いこなすには時間がかかりますが、テストにさらに数週間費やすことも簡単にできましたが、結果は努力する価値があります。