二つのレーザー技術、一つの積層造形の目的
SLAもSLSも、レーザーで一層ずつ部品を積み上げる工業用の積層造形だが、材料面では対極に位置する。SLAは液状の光硬化性樹脂を、SLSはポリマー粉末を扱う。この違い一つが、精度・強度・仕上がり・コストへと連鎖していく。
仕組みを理解するのが、選定への一番の近道だ。一つだけ覚えるならこうだ。SLAはレジンを硬化させて滑らかだが脆く精細な部品を、SLSはナイロンを焼結して強靭でサポート不要の機能部品を作る。以下に挙げる事柄は、すべてこの分かれ目から導かれる。
SLAの仕組み：液状レジンの光重合
光造形法（ステレオリソグラフィ）は、液状レジンの槽の表面にUVレーザーを走査し、光が当たった薄い一層だけを選択的に硬化させる。造形プラットフォームが一層分持ち上がり、次の層がその上に硬化して、固体が液体の中から徐々に引き上げられていく。
レーザースポットが極めて小さく、材料も完全に平らな液体から始まるため、SLAはあらゆる3D工法の中で最も細かい造形解像度と最も目立たない積層痕を実現する。代償として、この化学反応は熱硬化性に近く、本質的に脆い固体を生んでしまう。
SLSの仕組み：ナイロン粉末のレーザー焼結
選択的レーザー焼結は、ナイロン粉末を薄く敷き詰め、部品が存在する断面だけをレーザーで融着する。粉末床が一段下がり、新しい層がローラーで敷かれ、これを繰り返す。その間、周囲の緩い粉末が部品を支え続ける。
液体も槽もサポート構造も要らない。焼結されなかった粉末自体が造形用の支えになるのだ。そのためSLSは、密閉チャネル、噛み合う組み立て品、薄肉といった、SLAでは不可能かサポートだらけになる形状を、手間なく一度の造形で作れる。
材料：光硬化レジン対ナイロン粉末
SLAには標準、タフ、透明、鋳造用、耐熱といった幅広いレジンのラインナップがあり、それぞれ色・透明感・耐衝撃性を調整できる。ただし脆く紫外線に敏感という性質は共通で、見た目やマスター型がものをいう用途に向く。
SLSの中心はナイロン、主にPA12とPA11で、剛性や熱変形温度を上げるためにガラスやアルミを充填したグレードもある。ナイロンは正真正銘の熱可塑性樹脂で、強靭、適度なしなやかさ、耐薬品性を備える。だからSLS品は模型に留まらず、実用部品として出荷できるのだ。
寸法精度と微細形状
精度と表面ではSLAが勝つ。ミリメートル未満の特徴、くっきりした文字、滑らかな曲面が得られ、ミニチュア、原型、プレゼン用模型に選ばれる。小型部品での代表的な公差はおおむね±0.05 mmだ。
SLSも正確だが、微細さでは一歩譲る。粉末の粒子がわずかに柔らかいエッジを残し、最小特徴サイズが0.3〜0.5 mm程度に寄るためだ。多くの機能部品ではこの差は見えないが、宝石のような精細さが要る場面では決定的になる。
機械的強度と耐久性
SLSのナイロンはSLAレジンより明らかに強く靭性が高い。折れるのでなくしなり、衝撃に耐え、繰り返し応力にも持ちこたえるため、実製品のクリップ、ブラケット、筐体として使える。引張強度は45〜50 MPa前後で、伸びも良好だ。
SLA品は剛性が高く寸法安定性に優れるが脆く、落としたレジン模型は割れることがある。さらに長期的な日照で黄変してもろさが進む。手に取る、荷重がかかる、組み立てる——そうした部品では、外観はSLA、機能はSLSと使い分けたい。
表面仕上げと後処理
機械から出した直後のSLAは、あらゆる工法の中で最も滑らかで完成度の高い面をしており、細かい積層痕も研磨やバフで簡単に光沢まで持っていけ、下地塗装にもすぐ入れる。顧客の目に触れる部品での自然な選択だ。
SLSは粉末から出てきたとき、つや消しでわずかに粒子感のある、ビロードのような手触りの面になる。見た目のテクスチャはあるが害はない。ビーズブラストで付着粉末を落とし、染色・スムージング・コーティングもできるが、追加工なしにレジンの鏡面光沢には届かない。
サポート構造と設計自由度
SLAはオーバーハングや密閉された空間すべてにサポートが要り、その設計・造形・手作業での除去が必要で、跡の仕上げ残しも出る。急なオーバーハングや内部空洞は、サポートにアクセスできるかどうかで制限される。
SLSはサポートが一切要らず、設計者はほぼ完全な幾何学的自由度を得る。中空形状、一体で造形された噛み合う可動部、コンフォーマルなラティスまで可能だ。この自由度が、複雑な機能試作の決め手になることは多い。
コスト、リードタイム、量産性
SLAは装置もレジンも導入・運用が比較的安く、精細な模型一点や小ロットに経済的だ。造形時間は部品の高さと断面積に比例し、複雑な形状ではサポート除去の工数も積み上がる。
SLSは装置代と粉末代が高いが、サポート不要の粉末床に多数の部品を一度に詰め込め、一点ごとの手作業がほとんど無い。数量が増えると一点あたりコストが急速に下がり、手で削る工程が無いぶん一点あたりのリードタイムも短くなることが多い。
各工法に最適な用途
美しい物体が目的ならSLAを選ぶ。コンセプト模型、展示会用ディスプレイ、歯科・宝飾のマスター、鋳造パターン、そして精細さと表面が支配的なマイクロ流体デバイスなどだ。外観そのものが製品価値になる領域である。
動く物体が目的ならSLSを選ぶ。機能試作、実用ブラケット、スナップフィット筐体、治具、そして靭性・複雑さ・サポート不要の形状が割高に見合う少量生産がこれに当たる。
判断チェックリストとFabProtoの指針
四つ問いかけたい。精細さと滑らかな表面が最優先か。部品を手に取り、荷重をかけ、組み立てるか。複雑な内部形状やオーバーハングがあるか。一点物の模型か、機能するロットか。精細さ優先・一点物ならSLA、機能優先・複雑ならSLSに向く。
FabProtoはSLAとSLSを自社内で併設しているので、推測で選ばずに済む。CADと用途を送っていただければ、工法を提案し、公差とコストの比較をお返しし、さらにサンプルを造形して、発注前に表面と強度の違いを手で確かめていただける。