3Dプリントされた部品の寸法はどのくらい正確ですか？
3Dプリントはどのくらい正確ですか？その質問への答えは、3Dプリントの種類テクノロジーなど、多くの要因によって異なります。 、モデルの品質 3Dプリンター、3D印刷素材 、デザインの複雑さと実用性 、およびユーザー定義の印刷パラメータ 。
3Dプリンターは無数の可動部品や材料に依存しているため、このプロセスで100％正確な部品が製造されることはありません。 （いずれも 製造プロセス。）ただし、積層造形のユーザーは、精度を向上させるための措置を講じることができます。 印刷プロセスの概要を説明し、最終的にはより優れた3D印刷部品を作成します。
この記事では、一般的な3D印刷部品の寸法精度、技術間の精度の違い、およびユーザーが部品をより正確にする方法について説明します。
寸法精度とは何ですか？
多くの人が3D印刷の寸法精度に興味を持っていますが、「精度」という用語は、解像度、精度、公差などの他の重要な概念と混同されることがよくあります。
つまり、寸法的に正確な部品とは、元の設計のサイズと形状に一致する部品です。したがって、精度は、印刷されたパーツのデジタルバージョンへの近さの尺度であり、この尺度は通常、パーセンテージとして表されます。 またはミリメートル 、例： ±1％ または±0.5mm 。
精度という用語は、公差と同じ意味で使用されることがあります。公差は、部品の実際の寸法と意図された寸法からの許容偏差量です。ただし、許容値はユーザー定義の値でもあることに注意してください。顧客は許容範囲を指定します。 特定の機能と寸法の重要性に応じてメーカーに。
精度は解像度とは異なります。 SLA3Dプリンターのピクセルサイズ。また、3Dプリンターの信頼性と再現性、および同じオブジェクトを一貫して製造する能力に関係する精度とも異なります。
さまざまな3D印刷技術の精度
すべての3D印刷技術が、意図した寸法で部品をどれだけ正確に印刷できるかという点で同じというわけではありません。他の要因によってさらにばらつきが生じますが、積層造形技術の種類は部品の精度に大きな影響を与えます。
FDM
適度に正確で、プロトタイピングに最も一般的に使用されるポリマー押出3D印刷技術での溶融堆積モデリング。デスクトップ形式では、これはある程度の距離で最も手頃な3D印刷技術ですが、専門家や産業の文脈でも使用されています。
デスクトップFDM3Dプリンターの精度は約±0.5mmです。工業用FDMプリンターの精度は約±0.2mmです。
樹脂
SLAやDLPなどの光重合印刷技術は、レーザーやプロジェクターなどの光源を使用して感光性樹脂を硬化させます。これらの非常に正確なテクノロジーは、個人的および専門的に使用されており、一部のマシンのコストはFDMよりもはるかに高くありません。
デスクトップ樹脂3Dプリンターの精度は約±0.1mmです。プロのレジン3Dプリンターの精度は約±0.01mmです。
SLS
選択的レーザー焼結は、レーザーを使用して粉末（通常はナイロン）の粒子を焼結する3D印刷技術です。 SLSプリンターは正確ですが、サポート構造を印刷する必要がないため、複雑な形状を作成できることが主なセールスポイントです。
SLS3Dプリンターの精度は約±0.3mmです。
粉末床融合
SLMのような金属粉末融合プロセスでは、レーザーを使用して金属粉末粒子を溶融または焼結します。このテクノロジーは正確であり、消費者レベルのバージョンはありません。ただし、金属積層造形では通常、大規模な後処理が必要です。
パウダーベッドフュージョン3Dプリンターの精度は約±0.1mmです。
マテリアルジェット
同等の技術ほど一般的ではありませんが、材料噴射の3D印刷プロセスは、反りなどの変形を引き起こす熱を加える必要がないため、非常に正確です。
マテリアルジェット3Dプリンターの精度は約±0.05mmです。
寸法精度に影響を与えるその他の要因
3D印刷技術の種類だけが、3D印刷の寸法精度を決定する要因ではありません。材料、部品の設計、および印刷パラメータも、印刷された部品が元の設計とどの程度一致しているかに大きな影響を与えます。
- プリンタの品質 ：ハイエンドマシンとエントリーレベルのマシンの間には、品質に大きな隔たりがあります。たとえば、SLA 3Dプリンターは通常FDMプリンターよりも正確ですが、非常に低コストのSLAマシンは、ハイエンドFDMプリンターよりも精度の低い部品を製造します。
- パーツデザイン ：最高の3Dプリンターでさえ、設計が不十分な部品を正確に3D印刷するのに苦労します。長くて薄い機能、特に適切なサポートのない機能を備えたパーツは印刷が困難ですが、非常に大きなパーツも問題を引き起こす可能性があります。一般に、デザインには、プリンタが処理できるよりも小さい機能を含めるべきではありません。
- 資料 ：一部の材料は他の材料よりも印刷が容易であるため、正確な部品の製造に役立ちます。非標準の材料（柔軟なFDMフィラメント、高温フィラメント、または貴金属を含む合金など）は、独自の利点を優先して印刷適性を犠牲にする傾向があります。
- 印刷パラメータ ：正確な印刷を行うために不可欠なキャリブレーションに加えて、ユーザーは3Dプリンターの設定をいじってさまざまな結果を得ることができます。パラメータの構成によっては、高速での印刷に優れているものもあれば、正確な印刷に優れているものもあります。詳細については、次のセクションを参照してください。
3D印刷の精度を向上させる方法
安価な3Dプリンターを調整して工業品質の部品を製造することはできませんが、ユーザーは特定の印刷パラメーターを変更したり、その他の重要な手順を実行したりすることで、3Dプリンターの精度を向上させることができます。
- プリンターを念頭に置いて部品を設計します。難しい機能を削除または簡素化します。
- 可能な限り最高の解像度でSTLファイルをエクスポートします。
- 定期的に、または重要な印刷ジョブの前に3Dプリンターを調整します。
- 印刷中のオブジェクトを安定させるためにサポートを使用し、パーツに損傷を与えたり、最終的な寸法を変更したりしないように、サポートを取り外すときは注意してください。
- 加熱されたプリントベッド（FDM）または加熱されたチャンバー（SLS /金属）を使用して、部品全体の温度を一定に保ち、変形を減らします。
- プリンターベルトの張りを調整し、きつく締めすぎないようにします。ドライブギアが滑ってはいけません。
- リニアロッドとレールをまっすぐにし、必要に応じて注油します。曲がったロッドとレールはすぐに交換する必要があります。
- 流量などの設定を調整して、印刷速度を下げます。縮小が多すぎると他の問題が発生する可能性がありますが、印刷が遅いと不正確さを軽減するのに役立ちます。
反りと収縮が精度に与える影響
ほとんどの3D印刷技術では、印刷中に少量の変形が発生します。最も一般的なのは、反りと収縮です。変形によってパーツの最終的な形状と寸法が最終的に変化するため、反りや収縮の兆候が見られるパーツは、そうでないパーツよりも精度が低くなります。
ほとんどの場合、変形の程度はごくわずかです。ただし、重要な部分については、これらの望ましくない影響を軽減することを試みることが重要です。
反りと収縮に対抗する方法には、高度な印刷シミュレーションソフトウェアの使用、加熱された印刷ベッドと印刷ラフト（FDM）の使用、より低い融点（FDM）の材料の使用、より硬い材料（樹脂）の使用、完成した部品のプリンターへの残しなどがあります。設定時間（SLS）、または変形が発生しにくい材料噴射などの技術を使用するだけです。
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