名前の落とし穴：レーザー造形がすべて金属とは限らない
SLSもSLMも粉末床溶融の仲間で、どちらも緩い粉末の床からレーザーで一層ずつ部品を積み上げる。だから発注側は「同じ種類の部品が造れる」と思い込みがちだが、実際はそうではない。
SLSはプラスチック粉末を融着するので、出来上がりは強靭なポリマー部品だ。SLMは金属粉末を完全に溶かすので、出来上がりは本物の金属部品になる。この二つを混同すると、見積もりも納期も強度への期待もすべて外れる。だから最初の打ち合わせの段階から、区別がものをいう。
SLSの仕組み：ポリマー粉末の焼結
選択的レーザー焼結は、通常ナイロンPA11かPA12のポリマー粉末を造形エリアに薄く敷き、CO2またはファイバーレーザーで、粒子を完全に溶融させずに断面だけを融着する。
未焼結の粉末が成長途中の部品を支えるため、SLSにサポート構造は要らず、周囲の粉末は次の造形に回収して再利用される。仕上がりは致密だがわずかに多孔質のナイロン部品で、耐衝撃性と耐薬品性に優れる。
SLM/DMLSの仕組み：金属粉末の溶融
選択的レーザー溶融（SLM、DMLSとも呼ぶ）は、ステンレス、チタン、アルミなどの金属粉末を薄く敷き、高出力のファイバーレーザーでその層を完全に溶かして溶融池とし、致密な金属として凝固させる。
金属が本当に溶けるため、各層は完全に致密な、鍛造材に近い組織へ融合する。熱とオーバーハングを制御するためにサポートが必要になるのが通常で、部品は緩い粉末の塊から取り出され、粉末は除去・回収される。
材料ファミリーと造形できるもの
SLSが扱うのはエンジニアリングポリマーだ。無充填・ガラス充填ナイロン、しなやかさを持たせるTPU、特殊複合材などで、軽く、絶縁性で、耐食性の、後処理しやすい部品が得られる。
SLMが扱うのは本物の金属合金だ。ステンレス鋼、工具鋼、チタン、アルミ、ニッケル基超合金が並ぶ。これにより、ポリマーでは不可能な、導電・放熱・耐火・構造荷重に耐える部品が視野に入る。
強度・密度・異方性
SLSのナイロンはプラスチックとしては強く、疲労抵抗も良好だが、やはりポリマーである。熱で軟化し、金属級の荷重は受けられない。特性は造形方向によってわずかに変わることもある。
SLM品は実質的に中身の詰まった金属で、機械的特性は鍛造材に近い。ただしこちらも、垂直に造形した方向と水平に造形した方向の間に若干の異方性が出る。荷重を受ける、高温にさらされる、導電性が要る——こうした用途で選ばれるのはSLMだけだ。
寸法精度と公差
SLSの代表的な公差は小型部品で±0.3 mm前後で、粉末の粒度とナイロン冷却時のわずかな収縮が効いてくる。嵌合や機能確認には極めて優れるが、圧入級の精度には向かない。
SLMはより厳しく、多くの場合±0.1〜0.2 mmに収まる。溶けた金属がよく制御された層内で凝固するためだ。ねじ形状や軸受座も形成できるが、重要寸法は造形後にCNCで仕上げるのが一般的だ。
表面仕上げと後処理
SLS品は粉末由来の、粒子感のあるつや消し面が特徴だ。染色、ビーズブラスト、蒸気スムージングが一般的で、大半の筐体やハンドルには十分な仕上がりになる。
SLM品は機械から出た状態では粗く、応力除去、サポート除去、基準面や穴のCNC加工が必要になることが多い。ビーズブラストや研磨で面を改善できるが、金属の後処理はポリマーより工程が多く、コストもかさむ。
コスト・リードタイム・造形ボリューム
SLSは比較的経済的だ。ポリマー粉末が安く、装置も普及しており、複数の部品で一回の造形を共有できる。プラスチック試作や少量の機能部品では、これが既定値になる。
SLMは一点あたりが高い。金属粉末、高出力レーザー、不活性ガス雰囲気がいずれも高価で、造形も遅い。同じ形状を切削すると材料を無駄にする、あるいは加工自体が不可能な場合に、特に中〜少量で採算が合う。
SLSを選ぶべき場合
部品がプラスチックで、耐久性・複雑さ・型なしの小ロットが要るときはSLSを選ぶ。ダクト、筐体、治具、リビングヒンジ部品は、SLSの自然な用途だ。
同一の機能部品を数十個、速く安く欲しいとき、あるいは切削が難しい内部チャネルやスナップ形状を持つときもSLSが最適だ。金属が不要なら、たいていSLSの方が賢い投資になる。
SLM金属造形を選ぶべき場合
用途が本物の金属を要求するときはSLMだ。構造ブラケット、熱交換器、マニホールド、外科用器具、そして荷重と温度に耐える軽量ラティス部品がこれに当たる。
複数の切削部品を一つの造形組み立て品に統合する場合や、従来の切削では遅い・無駄が多い複雑な金属部品の少量生産でもSLMが勝つ。ただし単純な金属形状は切削の方が安いことが多いので、発注前にCNCと比較してほしい。
FabProtoが両方をどう支えるか
FabProtoはポリマー部品をSLSで自社造形し、量産グレードの金属部品は認定済みのSLM/DMLS委託先と組むため、二つの積層造形ルートに対して窓口が一つで済む。
弊社のエンジニアは、その部品がナイロン向きか金属向きか、そして形状と数量に対してSLMとCNC切削のどちらが低リスク・低コストかを一緒に判断する。この指針によって、積層造形のプログラムを「本当に3Dプリンティングが効く部品」に集中させられるのだ。