序章
FDM (溶融堆積モデリング) 3D プリント技術は、迅速かつ低コストで最も手頃な価格の方法です。コストプロトタイピング.その製品は、筐体などの機能部品をはじめ、さまざまな用途に適しています。ただし、FDM 部品の品質を保証するためには、設計プロセスにおける技術的な制限と制約を考慮し、印刷プロセスへの影響を排除するための最適なソリューションを見つける必要があります。
ブリッジング
FDM でのブリッジは、常に 2 つのサポート ポイントまたはアンカー ポイント間で発生します。場合によっては、ブリッジングが最初のレイヤー構造をサポートしていない場合、印刷材料がたるむことは避けられません。ブリッジは通常、オブジェクトの壁の穴の水平軸で使用され、最上層または屋根層の中空で使用されます。ブリッジングの影響を軽減するために、ブリッジ距離を短くし、設計に必要なサポートを追加することをお勧めします。 サポート ブリッジ印刷のレイヤーに一時的なプラットフォームを提供し、印刷プロセスが終了したらサポートを取り外します。このステップでは、部品表面のマークや微細な損傷に注意する必要があります。
設計上の注意:
ブリッジの長さが 5mm 未満でない限り、FDM ブリッジの印刷プロセスでサポートのたるみやマークを回避することは困難です。
ブリッジを別々のパーツに分割し、最終パーツを 後処理 滑らかな表面のために。
垂直軸の穴
FDMは、マイクロサイズの縦軸穴を印刷することが多いです。通常、穴の直径は印刷プロセスとして小さくなります。ノズルが垂直軸の穴を印刷すると、新しい印刷されたレイヤーが圧縮されます。この圧縮力により、丸いレイヤーがより広く平らな形状に変形します。その後、密着性を向上させるために、前の層の接触面積が増加します。これにより、穴の印刷プロセスで直径が減少します。この問題は、穴の直径とノズルの直径の比率が大きい小径の穴で特に発生します。
設計上の注意:
穴径に高い精度が要求されるため、穴径を修正するためにさらに穴をあけることをお勧めします。
オーバーハング
FDM のオーバーハングの問題は、この最も一般的な品質の問題です。新しい印刷レイヤー素材が下のレイヤーによって部分的にのみサポートされると、常に発生します。サポートが不十分であると、層の接着力が低下し、膨らみやカールが発生します。
突出し角度が 45 度未満であれば、部品の品質に影響はありません。 45 度で、新しい印刷層は前の層の 50% サポートを持ち、さらに構築するために十分なサポートと接着を提供します。 45 度を超えると、新しい印刷層が膨らまないことを保証するために追加のサポートが必要です。新しい印刷層がオーバーハング エッジで薄くなりすぎると、カールの問題が発生し、最終的にはさまざまな冷却原因で上向きに変形します。
設計上の注意:
45度以上の張り出し角に対応し、限界をなくします。最終面のサポートマークを除去するための後処理。
コーナー
FDM プリント ノズルが円形であるため、すべてのコーナーとエッジにノズル サイズと等しいラジオがあります。この結果、すべての機能がデザインとして完全な正方形になることはありません。
鋭いエッジやコーナーでは、材料印刷の最初の層が重要です。垂直穴の場合と同様に、ノズルが各層を印刷すると、印刷材料が圧縮され、接着応力が増加します。したがって、最初の印刷レイヤーでは、これにより「象の足」としてフレアが作成されます。これは、フレアが目的の寸法の外側にあるため、FDM パーツのアセンブリに影響を与えます。
反りは、FDM の最初の印刷レイヤーに関連するもう 1 つの問題です。 PLA 素材と比較して、ABS は印刷温度が高いため、反りが発生しやすくなります。ベース レイヤーが最初に印刷され、他のホット レイヤーがまだ印刷されているため冷却されます。この異なる冷却プロセスにより、ベース層がカールし、ビルド プレートから収縮します。
ビルド プレートの接触領域のパーツ エッジに面取りまたは半径の設計を追加すると、これらすべての問題が軽減されます。これは、印刷プロセスが終了したときにコンポーネントの取り外しフォーム ビルド プレートを支援します。
設計上の注意:
組み立てまたは全体の寸法が必要な機能的な FDM パーツの場合、ビルド プレートのすべてのエッジに 45 度の面取りまたは半径を追加します。
高精度のフォーム、SLA や Polyjet などの他の技術をお勧めします。
垂直ピン
垂直ピンは通常、部品の組み立てと位置合わせのために FDM によって製造されます。この機能的特徴は、FDM プロセスにおける寸法精度にとって重要です。
直径5mmを超える大型ピンは、 周囲とインフィル.インフィルなしで周囲だけで5mm未満では、接続が弱くなり、壊れやすくなります。最悪の場合、接着するレイヤー素材が不足して作成できません。
設計上の注意:
垂直ピンの直径が 5mm 未満になったら、ピン ベースに小さなフィレットを追加します。
高度なデザイン
FDM 印刷では、考慮すべき重要な要素がいくつかあります。 サポート要件t、ビルド プラットフォーム上のパーツの向きとパーツのビルド方向。
モデルのパーツ分割
モデルを分割すると、複雑さが軽減され、コストと時間が節約されます。複雑な形状を 2 つの単純なセクションに分割し、個別に印刷することで、過剰なサポートが必要なオーバーハングを取り除くことができます。次に、必要に応じて、2 つの別々のセクションを一緒に接着します。
穴の向き
印刷方向を変更して、穴のサポートを回避します。穴の水平サポートを取り除くのは困難ですが、ビルド方向を 90 度回転させると、サポートの必要がなくなります。異なる方向に複数の穴がある場合は、最初に止まり穴を検討し、次に最小径から最大径の穴、最後に重要なサイズの穴を検討します。
ビルド方向
FDM の性質は異方性であるため、コンポーネントの適用とフォーム設計を成功させる方法を理解することが重要です。連続的な材料経路と集中プレスの欠如は、FDM コンポーネントの一方向に固有の脆弱性をもたらします。すべてのレイヤーは丸い長方形として印刷され、各レイヤー間のジョイント領域は小さな谷であり、これにより応力集中が生じ、潜在的なクラックが形成されます。