積層造形のSLSは、3DのCADデザインを数時間で物理的なパーツに変換するために使用されます。
SLSの定義は何でしょうか？SLSとはSelective Laser Sintering（選択的レーザー焼結）の略で、3Dプリンティングやアディティブ・マニュファクチュアリング（AM）の技術の一つです。 SLSでは、焼結と呼ばれるプロセスを使用します。粉末状の材料を融解に近い温度に加熱することで、粒子同士を結合させて固体を形成します。
SLSでは、ナイロンを中心に、プラスチックや金属など、さまざまな素材を使用することができます。
SLSは、これまで不可能とされていた部品の製造が可能であること、材料の回収率が高いことなどから、1990年代初頭に実用化されて以来、産業界で人気を博しています。
SLSは、1980年代に米国国防総省の研究開発機関である国防高等研究計画局（DARPA）の支援のもと、カール・デッカードとジョー・ビーマンによって開発されました。
SLSテクノロジーは決して新しいものではありませんが、それでも主に産業用アプリケーションに使用されています。SLSプロセスで使用される精密なレーザーは、複雑な部品であっても高精度な製造を可能にします。そのため、SLSはラピッドプロトタイピングや少量生産のカスタムパーツの製造に広く利用されています。
一方で、強力なレーザーと粉末材料を使用するため、小規模での使用や家庭用には適していませんでした。特に、SLSプリンターはFDM（熱溶解積層法）3Dプリンターなどの他の一般的な技術に比べて大幅に高価です。
最近では、粉末床融合技術の開発によりSLSへの関心が高まっていますが、現在ではFDMやSLA（ステレオリソグラフィー）に次ぐ人気を誇っています。
Every Additive Manufacturing (AM) technique has its limitations, and SLSどんな積層造形（AM）技術にも限界があり、SLS（選択的レーザー焼結）も例外ではありません。特に、SLSは鋭利なエッジや薄い壁の印刷には適していないため、これらの特徴を持つデザインは前処理で変更する必要があります。例えば、
さらに、いくつかの注意点があります。
最後に、3Dモデルをプリントする前に、2Dレイヤー（断面）に「スライス」する必要があります。SLSプリンターは、このスライスされたレイヤーを使って、粉末材料の各レイヤーにレーザーを照射します。SLSのためのデータ準備を行うための無料の「スライサー」もありますが、その信頼性には疑問がありますので、プロの設計者は、認知度の高いソフトウェアパッケージを使用して前処理を行うことをお勧めします。
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選択的レーザー焼結プロセスは、次の点で他の粉末床溶融技術のプロセスに似ています。
SLSの部品は、印刷の際に焼結していない粉末に包まれています。この余分な粉末が印刷中に部品を支えるため、支持構造が不要になります。
SLSの後処理で最初に行うのは、部品の回収です。SLSで印刷したばかりのパーツは、焼結した粉末を含む多孔質の繭に包まれているため、パーツを取り出すには繭を壊さなければなりません。一般家庭では面倒な作業ですが、SLSは主に産業界で使用されており、気密性の高い筐体に圧縮空気の吸入口を備えた専用の洗浄チャンバーが使用されています。
洗浄後、SLSプリントされた部品は、元の仕様を満たしているかどうかを検査し、テストされます。SLSプリントは収縮や反りが発生しやすいため、この工程ではパーツが目的に合っているかどうかを確認する必要があります。
最後に、ほとんどのSLSパーツは、実際の使用に備えて染色やコーティングが施されます。染色やコーティングには、単なる表面的なものから高機能なものまで様々なものがあり、以下のようなコーティングも含まれます。
残った材料を回収することは、SLS製造プロセスの重要な部分です。
粉末材料は印刷中にSLS部品をサポートするため、実際の部品に必要な量よりもはるかに多くの粉末が使用されます。しかし、ビルドチャンバー内のすべての粉末は、焼結プロセスを支援するために予熱されるため、「使用済み」粉末は、将来のSLS印刷で未使用の粉末よりも効果が低くなります。このため、SLS印刷の専門家は、SLS印刷プロジェクトにおいて最大50％のリサイクルパウダーを使用することを推奨しています。
基本的にSLSシステムには、産業用とデスクトップ用の2種類があります。
産業用SLSシステムは、数十年の歴史を持ち、航空宇宙、自動車、工具など幅広い業界のトップ企業に採用されています。産業用SLSシステムは、1台または複数台の高出力CO2レーザーを使用します。
産業用SLSシステムは、その大きさと熱量から、粉体が酸化しないような不活性環境を必要とします。そのため、これらのシステムには、空気の吸入と除去を管理するための特別な装置が必要となります。また、産業用電源も必要です。
デスクトップSLSシステムは、産業用システムと同様のプロセスを採用しながら、中小企業やホビー用の環境にも容易に設置できるようにパッケージ化されています。また、CO2レーザーではなく、低出力のダイオードレーザーやファイバーレーザーを使用しているため、低コスト化が図られているのも特徴です。
また、デスクトップ型のシステムは小型化されているため、焼結プロセスに必要な熱量が少なく、専用のエアマネジメントシステムを必要とせず、標準的なAC電源で動作させることができます。
SLSとは、一般的にはプラスチックベースの焼結を指しますが、プラスチック、金属、ガラス、セラミックス、複合材料などの焼結の総称としても使われます。焼結に必要な温度は異なりますが、プロセスはすべての材料で同様です。
SLSが金属に適用される場合、通常、直接金属レーザー焼結（DMLS）という用語が使われます。このプロセスは、この記事の前半で説明したものとまったく同じですが、焼結プロセスには、プラスチックベースの焼結よりもはるかに多くの熱が必要です。
他の製造プロセスと同様、SLSにも利点と欠点があります。
SLSの利点は以下の通りです。
SLSの欠点は次のとおりです。
SLSの最も一般的な用途は、ラピッドプロトタイピングであり、そのスピードと自立性が理想的です。SLSの最も一般的な用途は、ラピッドプロトタイピングであり、そのスピードと自立性が理想的です。SLSを使えば、構造的サポートや射出成形などの従来の製造技術の制約を受けることなく、様々な種類のプロトタイプを簡単に作成し、テストすることができます。
SLSは、それがもたらす利点により、航空宇宙、自動車、医療などの分野で多く採用されています。
航空宇宙メーカーや自動車メーカーが主に金属や複合材の粉体を使用して高い耐久性を実現しているのに対し、医療メーカーでは、機械的特性、耐久性、耐油性、耐薬品性に優れた柔軟で耐久性の高いプラスチックである熱可塑性ポリウレタン（TPU）が主流です。
SLSは、少なくとも資本設備を購入する上で、価格が主要な検討事項ではない状況で使用されるのが一般的です。SLSシステムは非常に高価であり、これがこのプロセスが主に産業環境で使用されている主な理由となります。
しかし、設備投資はともかく、試作品などの少量部品を大量に生産するメーカーは、SLSを利用することでコストを削減することができます。SLSは少量生産や特注品の製造に広く利用されていますが、これは主に金型製作に多額の費用をかけずに簡単に製造できるためです。
一般的な使用例は以下の通りです。
今のところ、SLSは主に産業用途に限られています。SLSの3Dプリンターが高額であることが主な理由ですが、強力なレーザーと粉末状の材料を使用することも理由の一つとなっています。今のところ、ホビーやホームクリエイターであれば、FDMやSLAなどの他の技術の方が手頃な選択肢となります。しかし、工業的な場面では、SLSシステムは非常に価値のあるものになります。
しかし、他のAM技術と同様に、SLSはメーカーが高精度で最適な3Dモデルを作成する能力に依存しています。また、SLSの限界、特に薄肉や鋭利なエッジを持つパーツをプリントできないことを考えると、これらのモデルを作成し、最適化するためには、特定のソフトウェア機能が不可欠です。
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