製造業者がEOS SLS 3Dプリンティングに切り替える5つの理由

2026年1月1日 | 読了時間：6分

医療機器、産業設備、ドローンなど、最終用途のポリマー部品を製造する場合、速度と確実性は精度と同様に重要です。長年、射出成形は大量生産プラスチック部品の当然の選択肢でした。しかし製品のライフサイクルが短縮し、サプライチェーンが脆弱化する中、「設計を確定し、金型を製作してから量産する」という従来のモデルは、しばしば遅すぎ、柔軟性に欠けるのです。

そのため、プロトタイプ用にFDMやSLAを既に採用している多くのメーカーが、次のステップとして選択的レーザー焼結（SLS）に注目しています。最終製品レベルの品質が必要である一方、柔軟性も求められています。具体的には、迅速な試作反復、中小ロット生産、顧客フィードバックへの即応能力が求められているのです。

本記事では、SLS 3Dプリントの5大メリットを解説します。さらに、EOS SLSシステムが生産対応ポリマー積層造形における実績ある選択肢となった理由についても明らかにします。

1. 支持構造なし、設計の自由度向上

FDMやSLAから移行してきた方にとって、サポート構造は作業の一部です。これらはオーバーハングを固定し、背の高い構造物のぐらつきを防ぎ、パーツがプリントベッドから剥がれるのを防ぎます。しかし同時に、作業全体を遅らせる要因にもなります。

SLSではサポート構造が不要です。溶融されていない粉末自体が造形中に部品を包み込み安定化させ、自然なサポートマトリックスとして機能します。つまり、以下のことが可能になります：

サポート角度を気にせず、ほぼあらゆる向きでパーツを構築できます。
プリントベッドの単一レイヤー上だけでなく、ビルドボリューム全体にわたりネスト配置を行う。
FDMやSLAではサポートが困難、あるいは不可能な大型オーバーハング、有機的な曲線、内部チャネルといった複雑な形状を印刷します。

後処理も少なくて済みます。他のポリマー積層造形プロセスとは異なり、切断や研磨、サポート材の溶解といった時間のかかる作業が不要です。こうした作業は表面を損傷させたり、ばらつきを生じさせたりする可能性があります。粉末除去を行い、必要に応じて仕上げを施せば、すぐに次の工程に進めます。

設計エンジニアにとって、これは全く異なる考え方をもたらします。支持構造の制約に合わせて設計するのではなく、機能を中心に設計するのです。

2. 優れた機械的強度と射出成形品のような性能

チームがプロトタイプのみの作業から脱却するにつれ、以下を実現できるポリマー3Dプリントプロセスが必要となる：

最終用途における機械的性能。
生産グレードの部品品質と一貫性。
顧客と迅速にデザインを反復できる自由。

そこでSLSの出番となる。SLSは本質的にポリマー向けのレーザー粉末床溶融プロセスであり、フィラメントや樹脂ベースの技術とは全く異なる部品特性を提供する。

FDM部品は層間接着が弱い場合があり、SLA部品は脆性やクリープに悩まされる可能性があるのに対し、SLS部品は高密度で機械的強度が高く、再現性に優れている。

主な利点：

等方性で生産グレードの機械的特性：SLS部品は、FDMで一般的な異方性挙動ではなく、射出成形部品に匹敵する強度を提供します。
低気孔率と最小限の欠陥：粉末粒子の緻密な充填と精密なレーザー制御により、空隙や内部欠陥が極めて少ない部品の製造が可能となる。
エンジニアリンググレードの熱可塑性樹脂：EOS SLSシステムは、従来の製造で既にご存知のPA12、PA11、TPU、難燃性材料など、同じ種類の熱可塑性樹脂を使用します。
耐薬品性と熱安定性：弾性率、引張強度、耐薬品性、耐熱性などの材料特性は、成形部品と同等の性能を発揮します。

機能プロトタイプにおいては、これにより確信を持ってテストが可能となります。最終用途部品においては、SLS部品を実験室だけでなく実際の現場に配置できることを意味します。

まさに多くのメーカーが今日のEOS SLSシステムで実現していることだ：ポリマー部品を製造し、その性能と表面仕上げは「3Dプリント＝試作のみ」と考えていた顧客を驚かせている。

3. スケーラブルな生産とバッチ効率

SLSは単発のプロトタイプではなく、スループットとスケーラビリティを重視して設計されています。1回の印刷で単一部品を製造する代わりに、複数の部品や複数のアセンブリを1つのビルドボリュームに高密度に配置できます。

実際には、メーカーはしばしば：

部品とアセンブリを混在させた状態で、ビルドボリューム全体をロードする。
週末前に長いビルドを実行し始める。
一貫性のある、仕上げ準備が整った部品に戻り、直接脱粉体化および後処理工程へ移行できる状態を実現する。

メーカーにとっては、これは次のように解釈されます：

高いバッチ効率：平面領域だけでなく、ビルドボリューム全体を活用します。部品を3D空間で積み重ねたり配置したりできるため、部品単価を削減できます。
シームレスなスケールアップ：低～中量生産から開始し、同じSLS技術を用いて量産へ拡大可能です。EOS SLSは、研究開発からフル生産体制に至る全工程において、実証済みの信頼性を提供します。
市場投入までの時間を短縮：量産拡大時に使用するのと同じSLSプラットフォームでパイロット生産や初期顧客プログラムを実行可能。長い金型リードタイムが障害となることはありません。

SLS造形が完了すると、部品はそのままの状態で排出され、脱粉体処理と仕上げ工程に進む。歪みや遅延の原因となる硬化浴や溶剤洗浄工程は不要である。

経営幹部や生産管理責任者にとって、この種の俊敏なポリマー積層造形技術はリスクを低減します。ハードな金型に資本を投じる前に、製品と市場の両方を検証できるからです。

4. EOS + ALMによる素材の多様性とカスタマイズ性

製造業者が最初のポリマーAMプラットフォームを卒業する最大の理由の一つは、材料の制限です。フィラメントの選択肢が適切な耐薬品性をカバーしていない場合や、樹脂が実環境の温度に耐えられない場合などが考えられます。

SLSはポリマー積層造形において最も幅広い材料ポートフォリオを提供しており、EOSは姉妹会社であるAdvanced Laser Materials（ALM）を通じて独自の優位性を有しています。

EOSとALMが連携して提供するものは：

エンジニアリンググレードの粉末を幅広く取り揃えております。PA12、PA11、TPU、難燃性、ESD対策素材など。
用途特化型オプション：クッション材やシール材向けの柔軟なTPUから炭素繊維強化材料、さらに航空宇宙・電子機器向けの高温耐性・難燃性材料まで。
カスタムブレンドとオープンパラメータアクセスにより、ニッチな用途や高需要のユースケース向けにプロパティを微調整する必要がある上級ユーザーに対応します。

メーカーにとって、これは限定的な材料パレットに縛られないことを意味します。機械的、熱的、規制上、そして美的要件をより正確に満たすことが可能となり、多くの場合、既存の認定枠組みに既に適合している材料で実現できます。

アプリケーションが進化するにつれ、EOS + ALMエコシステムは技術切り替えなしで成長の余地を提供します。

5. ワークフロー効率と予測可能な総所有コスト

優れた生産技術は部品だけではありません。ワークフロー、そしてコストの予測可能性も重要な要素です。

SLSはいくつかの方法で運用を簡素化します：

予測可能なコスト構造：SLSでは、主な変動費は粉末の使用量です。サポート材、樹脂槽、結合剤といった予期せぬ消耗品はなく、未使用の粉末は多くの場合、リフレッシュして将来の造形に再利用できます。
効率的な粉末処理とリサイクル：EOS SLSシステムは実用的な粉末管理を考慮して設計されているため、廃棄物を最小限に抑えながら高い稼働率を維持できます。
統合ソフトウェアとプロセス制御： EOSPRINT プラットフォームは、直感的でワークフロー指向のインターフェースを提供し、レーザーパラメータとビルド設定を層ごとに細かく制御します。

ハードウェアとソフトウェアに加え、EOSは成熟したエコシステムを提供し、導入リスクの軽減とスケーリングを支援します：

Additive Minds（アディティブ・マインズ）は、EOSのコンサルティングおよびトレーニングチームです。適切なアプリケーションの特定、SLS（選択的レーザー焼結）向けの設計最適化、試作から量産までのロードマップ構築を支援します。
シミュレーションツール（FEAベースの手法を含む）は、部品が「印刷」ボタンを押す前に合格するか不合格かを予測するのに役立ちます。
グローバルサービスとパートナーネットワーク（CAD/CAM、後処理、材料パートナーを含む）が、より高度なSLSの課題を社内で実現するお客様を支援します。

その結果、予測可能な総所有コストを実現するポリマー積層造形プラットフォームが誕生しました。最初の部品から完全に統合された生産ワークフローへの明確な道筋を提供します。

なぜポリマー積層造形にEOS SLSなのか？

表面上、SLSへの移行は単なる設備のアップグレードに見えるかもしれません。しかし実際には、ポリマー部品の設計、検証、製造方法における戦略的な転換となる可能性があります。

EOS SLSにより、製造業者はデジタル在庫モデルを運用できます。部品は棚上の箱ではなく、認定済みCADファイルとして存在します。生産は予測ではなく、実際の使用状況と実際の注文に基づいてオンデマンドで開始されます。これにより、倉庫保管、陳腐化、安全在庫が削減され、生産の現地化が大幅に容易になります。つまり、部品は使用地点に近い場所で印刷されるのです。

様々な業界において、エンジニアリングチームはEOS SLSを活用して以下のことを行っています：