3Dプリント用にモデルを配置する方法

モデルを3D印刷用に正しく方向付ける方法を知ることは、効果的な部品を入手する上での最大の課題の1つです。 Stratasysシステムは可溶性のサポート素材を使用しています。つまり、ほぼすべての向きでモデルを3Dプリントできます。ただし、印刷が失敗しないように方向付けることは、氷山の一角にすぎません。パーツの形状によっては、特定の面やフィーチャーを完璧に見せたり、パーツを一方向に強くしたり、印刷時間とコストを削減するために使用するサポート材料の量を最小限に抑えたりすることができます。

一般的な3D印刷の状況をエミュレートする、3つのサンプルモデルを作成しました。これらのモデルをどのように方向付け、表面仕上げ、強度、および最小限のサポート材料の使用を優先するかについて説明します。これらのパーツは、さまざまなアプリケーションの洞察を提供するためにパーツを使用する可能性のある架空の状況を提供します。

飛び込む前に、このガイドは、FDM 3D印刷の基本的な知識があり、使用している3Dプリンターに精通していることを前提としていることに注意してください。

サンプルモデル1：最終用途部品

スライド部品は非常に一般的であり、ボールベアリングを使用しない場合は、プラスチック製のブッシングを使用する可能性があります。たとえば、一部の家具の引き出しやキャビネットは、スライドにナイロンの接触面を使用しています。ここでは、取り付け用の穴のある半円形のスライダーをモデル化しました。このモデルを印刷用にどのように方向付ける必要がありますか？

これは、このモデルを最終用途のパーツとして使用するというアプリケーションに基づいて、パーツを方向付ける方法です。この向きにより、すべり接触面となる丸みを帯びた面で可能な限り最高の表面仕上げが得られます。この向きにより、必要なサポート材料とクリーンアップの量も最小限に抑えられます。このようにモデルを配置することで、希望する場所に最高の表面仕上げを施し、用途に適した強度を実現し、サポート材料を最小限に抑えるというスイートスポットに到達しました。しかし、この部分に対して異なる意図があった場合はどうなりますか？

モデルの指定された面を可能な限り滑らかな表面仕上げにしたい場合は、図のように向きを合わせます。引き出しを移動すると、モデルのこの部分がエンドユーザーに表示される場合があります。ただし、これにより、印刷のレイヤーラインがスライダーの移動経路と競合する可能性があります。

さらに、オレンジ色のサポートマテリアル領域を見ると、取り付け穴の正確な寸法を取得するために、この方向にはより多くのサポートマテリアルが必要です。

平らな面に可能な限り最高の表面仕上げを施したい場合はどうなりますか？上向きにしたいのですが、丸みを帯びた部分の表面が粗くなります。

サポートマテリアルを見ると、この方向が最初の（理想的な）方向よりもクリーンアップを引き起こすことが明らかになります。

モデルモデル2の例：プロトタイプパーツ

プロトタイプパーツの例として、単純な翼型をモデル化しました。翼型は製造が複雑な形状になる可能性があり、3D印刷でも配置が難しい場合があります。このような複雑な形状は製造が難しい場合があるため、工具に投資する前に機能的なプロトタイプを作成できることがさらに重要になります。

単純な翼型のプロトタイプの場合、表面仕上げ、強度、およびサポート材料の最小化のバランスをとるために、翼型を方向付ける方法がいくつかあります。

この方向は、可能な限り滑らかな表面を取得し、サポートマテリアルを最小限に抑えるために、パーツを配置する方法です。この理論上の翼の滑らかな表面は重要な特徴です。

この向きは、翼の用途に最も強い部分を与える可能性があります。ただし、FDM 3D印刷で作成した場合、翼の上部のような緩やかに傾斜した表面は、粗く見えることがよくあります。これは、正確な滑らかな表面を「階段状の表面」に分解し、層を積み重ねることによって引き起こされます。ただし、この向きは、翼が受ける可能性のある揚力に対して90°で層の方向を揃えることにより、翼が受ける可能性のある力を処理するのに最適です。

モデルモデル3の例：ツーリングジグ

最後の例は、円筒形のオブジェクトの端に穴を開けることを目的としたツーリングジグです。この固定具はドリルプレスで固定されるので、パイプをその中に配置して、端にドリルで穴を開ける必要があると思います。

ツーリングジグでは、強度が最優先事項です。そのため、もう少しサポートマテリアルを使用することを意味しますが、このようにパーツを方向付けます。この方向により、上面の表面仕上げが良好になりますが、さらに重要なことに、クランプがパーツに及ぼす力に対して90°の位置にレイヤーが配置されます。

別の可能な方向は、使用される支持材料を最小化するであろう。この向きを使用すると、ツールができるだけ早く必要になった場合に、クリーンアップと印刷時間が短縮されますが、目的の方向にはそれほど強力ではありません。

このオリエンテーションは可能ですが、強度や必要なサポートの量を最小限に抑えるという私たちの優先事項を達成していないオリエンテーションです。アプリケーションが示された一番上の表面に本当に素敵な表面を必要としない限り、この向きは理想的ではありません。

モデルの方向付けは、芸術と科学の両方になる場合があります。ただし、強度、表面仕上げ、およびサポートマテリアルの最小化の観点からパーツの優先順位を知ることは、モデルを印刷するための最良の方法に焦点を当てるのに役立ちます。うまくいけば、これらのサンプルモデルは、目的の結果を得るために必要な方向オプションについての洞察を提供します。

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