プロから学ぶ 3D プリントのベスト プラクティス

3D プリンティングは完全に現代的なテクノロジーのように思えるかもしれませんが、実際には、業界では何十年も前から使用されてきました。 本当に新しい唯一のことは、プリンタが安くて、私たちのような人でも購入して作業台に置けるほど小型になったことです。 では、MakerBot が木製プリンターの製造を中止する前から、3D プリンティング分野 (より正確には積層造形と呼ばれる) に取り組んできた人々が蓄積した知識をすべて活用してみてはいかがでしょうか?

だからこそ、私たちは Protolabs のアプリケーション エンジニアである Eric Utley に今週の Hack Chat に立ち寄ってもらうよう依頼しました。 積層造形における 15 年以上の経験を持つ彼は、テクノロジーがかなり大きな変化を遂げるのを見てきたと言っても過言ではありません。 彼は、古典的な光造形 (SLA) から新しいマルチ ジェット フュージョン (MJF) プリンターまであらゆるものに取り組み、最近ではインコネルやアルミニウムなどの金属への印刷に重点を置いています。 彼が使ってきた種類の 3D プリンターと比較すると、私たちは基本的に熱く半溶けたレゴで遊んでいます。しかし、だからといって、彼が学んだ教訓の一部が愛好家レベルでは適用できないというわけではありません。

チャットは、エリックの日常がどのようなものなのか、そしてどのような素晴らしいマシンでプレイできるのかについての質問から始まりました。 結局のところ、車のエンジンほどの大きさのものを吐き出すことができるプリンターを利用できる人はほとんどいないので、私たちは自分より幸運な他者のおかげで生きなければなりません。 これは、「ビッグボーイズ」が現在プラスチック部品と金属部品の両方に使用しているさまざまな印刷技術についての入門書のようなものにつながります。

エリック氏は、当社のデスクトップ プリンタが動作するプロセスである溶融堆積モデリング (FDM) ではなく、ほとんどの場合、何らかの形の焼結を扱っていると語ります。 これにはいくつかの理由がありますが、主な理由の 1 つは速度です。 複数のオブジェクトを印刷しても時間のペナルティがないため、印刷面全体を読み込んで効率を最大化できます。 あるケースでは、1 回の 48 時間の印刷で 3,000 個の部品を使い果たしたとエリックは回想します。

最終的に、議論は 3D プリンタ用のパーツの実際の設計に移りました。これは、おそらく家庭用ゲーマーに最も当てはまる内容です。 Eric 氏は、粉末プラスチック自体が部品を組み立てる際に一種の足場となるため、焼結およびジェット フュージョン プリンティングではサポートが必要ないと述べました。 しかし、サポート材が必要な技術で部品が製造されている場合でも、優れた設計者はサポート材をできる限り回避しようとします。 特に医療および航空宇宙分野では、内部サポートが問題を引き起こす可能性があります。 結局のところ、ここでのルールはデスクトップ マシンを使用する人が慣れているものと非常によく似ており、角度を 45° よりも急に保つことや、ハード エッジの代わりに面取りを使用することなどが挙げられます。

興味深いことに、エリック氏は、彼らが抱えている最大の問題の 1 つは壁の厚さであると言っています。 材料と印刷技術のさまざまな組み合わせごとに最小の壁厚があるのは明らかですが、それ以上に、印刷された金属部品の壁の厚さを急速に変えると収縮差が生じ、部品全体が損なわれる可能性があると彼は言います。 設計全体を通して一貫した壁の厚さを使用できない場合、彼の推奨事項は、たとえばフィレットを使用するなどして、移行をできるだけ緩やかにすることです。

また、ハイエンドの産業用 3D プリンターであっても、依然として寸法精度の問題に取り組む必要があると聞いて、少し安心しました。 好例は、物体の側面にある穴です。 エリック氏は、基本的に 2 次元形状の積み重ねであるため、上部と下部の開口部はそれほど問題ではないと言いますが、オブジェクトの側面に穴ができると、プリントの層の高さが追加されます。新しい変数。 この問題は非常に深刻であるため、部品の側面に穴が必要な場合は、追加の加工ステップで処理されることがよくあります。プラスチック部品には印刷後に穴が開けられ、金属部品には適切な公差に合わせて開口部が機械加工されます。 まるで家にいるかのように！

実際、金属パーツの場合、通常、プリンターから取り外した後にかなりの量の機械加工が必要になります。 エリック氏は、たとえ最良の場合でも、印刷が完了した時点で金属パーツが 95% 完成するように撮影すると言います。 そこからは、ほとんどの場合、清掃のために機械工場に行く必要があります。 しかし、これは実際には 3D プリンティングに限定された特殊な現象ではなく、鋳造金属コンポーネントでも細部を正確に仕上げるために同様のレベルの後処理が必要になる場合が多いとも彼は言います。 副次的な効果として、鋳造用部品の設計経験がある人は積層造形に切り替えてもうまくいく傾向があると同氏は指摘しています。

今週、Hack Chat にご参加いただき、時間を割いていただきました Eric に感謝いたします。 私たちは彼の自由に使えるこのクラスのマシンに取り組むことはできないかもしれませんが、私たちのはるかに単純なデスクトップ プリンタとの共通点についての細かい詳細について聞くのは楽しかったです。プロですら同じ問題に時々苦労していることを知ると、ある種の満足感があります。私たちはそうします。

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