Onyxを使用した3D印刷での寸法安定性の向上

今年の初めに、最終用途向けの硬くてプロフェッショナルなフィラメントであるOnyx素材をリリースしました。以前はMarkTwo Enterpriseユーザーが利用でき、Onyxシリーズプリンターでこれまで以上にアクセスしやすくなりました。この素材は、他の3D印刷素材と比較して、寸法安定性と印刷成功率が向上しました。このブログでは、それがなぜであり、それが何を意味するのかについてもう少し詳しく説明します。この文脈では、寸法安定性とは、3D印刷されたコンポーネントが、印刷中にその形状を維持する能力を指します。プリンタまたは材料は、いくつかの異なる理由で寸法安定性が低い場合があります。以前にFDM3Dプリンターを使用したことがある場合は、フィラメントが冷えるときの部品の反りや、サポートされていないオーバーハングの下で​​の垂れ下がりや表面仕上げの悪さなど、いくつかの一般的な問題が発生した可能性があります。サポート材料を使用した場合でも、フィラメントの冷却方法が原因で特定の形状が失敗する可能性があり、その結果、パーツが必要な仕様に達しないか、印刷中に失敗して再設計が必要になります。

オニキスフィラメントを構成するマイクロカーボン強化ナイロンは、データシートに記載されているオニキスの特性を見て見たかもしれない材料特性の一部を提供します。オニキスは、ほとんどの3Dと比べて剛性が高く、熱たわみなどの熱特性が異なります。印刷されたプラスチック。これは印刷方法に影響します。剛性と最小限の熱変形により、3D印刷プロセス中の反りがはるかに少なくなります。これにより、ビルドプレートの剥離が最小限に抑えられ、より実質的なオーバーハング（サポートありとサポートなしの両方）が可能になり、3D印刷時の高い寸法精度が保証されます。フィラメントが押し出されると、その形状に忠実になります。つまり、パーツはCADモデルに対してより正確になります。 MediaBlackoutの顧客であるAlanRencher氏は、次のように述べています。新しいパーツを再設計したり印刷したりする必要はありません。」

3D印刷Onyxの寸法安定性を示すために、私は素材を限界まで押し上げようとしており、Onyxが許容できることを実験するためにいくつかのテストを実行しました。これらの特性のいくつかは私たちのプリンターと特に絡み合っていますが、これが私たちが「高寸法安定性」と言うときの意味をよく理解するのに役立つことを願っています。

ワーピング

反りは多くのデスクトップ3Dプリンターにとって大きな問題であるため、最初に3D印刷部品が反る理由について簡単に説明します。印刷されたプラスチックが冷えると収縮するため、部品はそもそも反ります。材料が押し出されると、すぐに冷え始めます。プリンターがパーツの周囲をトレースすると、ビルドプレートに付着します。この時点で、材料はまだ冷却中であり、収縮したいのですが、スタックしています。これにより、パーツの周囲に力が発生し、外側が熱モーメントで引き込まれ、パーツのエッジが中央に向かってカールしたくなるようになります。別のレイヤーが追加されると、それが再び発生し、力は基本的に2倍になります。これは、より大きなレイヤー（より積​​極的なオーバーハングのあるレイヤー）が追加されるときにのみ拡大するため、サポートマテリアルのパーツを使用しても、反りによって破損する可能性があります。十分な数のレイヤーが積み重なると、パーツがビルドプレートから剥がれ始めます。そのため、最初のレイヤーではパーツに気づきません。部品は応力集中点として機能するため、コーナーで剥がれる傾向があります。フィラメントの単一の線が敷設されていると想像してください。それは当然その長さに沿って収縮したいです。下の画像に示すように、2本の垂直線が導入されると、コーナーに直接大きな力が発生します。

これは、丸くて滑らかな周囲ではそれほど起こりません。これは、力が他のポイントよりも大きくなるポイントが1つもないためです。しかし、それでも大きな問題です。3D印刷での反りをどのように防ぐのでしょうか。筏やディスクとのコーナーでの表面積の接触を増やす、ビルドプレートを加熱する、または加熱されたエンクロージャを使用して冷却をより効果的に調整するなど、反りに対する一般的な解決策はさまざまです。しかし、実際には、反りは材料でも解決できます。熱を加えたときに変形しにくい剛性の高い材料を使用すると、反りも減らすことができます。オニキスはそのような材料の1つです。その剛性と熱特性は、他のほとんどのフィラメントと比較して、反りが非常に少ないことを意味します。さらに、継続的な繊維強化により、繊維が層を平らに保つのに十分な強度があるため、反りがさらに減少し、外部設計やプリンターのセットアップの修正ではなく、材料による熱モーメントを打ち消します。スライサーであるEiger.ioに示すように、エッジでバランスの取れた三角柱を印刷し、Onyxから100％塗りつぶしました。

この形状は、フィラメントが主に1つの軸に配置されているため、印刷するのが非常にひどいので、両側から中央に向かって引っ張る必要があります。つまり、その上にある大きな断面のレイヤー（逆三角形を形成するため）と組み合わせると、パーツを剥がすように誘導する大きな力が発生します。これは、別のFFF（Fused FIlament Fabrication）の既製のデスクトップ3DプリンターでPLA（100％インフィル、いかだなし）から印刷したときに起こったことです。パーツがビルドプレートから完全に剥がれたため、実際には完全に印刷できませんでした：

そして今、それはOnyxから出ています：

オーバーハング

私たちのような単一のプラスチック押出機を備えたデスクトップ3Dプリンターでは、多くの人がオーバーハングを回避するように設計しようとするため、オーバーハングは材料に関しては常に大きな問題です。マーク2では、次のように、サポートマテリアルを簡単に引き抜くことができるため、これは必ずしも必要ではありません。

ただし、サポートがある場合でも、ワープが問題になるのと同じ理由で、オーバーハングを達成するのが難しい場合があります。小さな断面の上に大きな断面が積み重なると、熱モーメントが発生し、サポートされている場合でも、オーバーハングのエッジが丸まってプリンターを詰まらせる可能性があります。 Onyxのような素材を使用すると、反りが最小限に抑えられるため、オーバーハングの不安定性が最小限に抑えられます。実際、サポートがなくても安全に約70度まで上がることができますが、これには驚かされました。

Make Magazineの3D印刷テストパーツを使用して、素材を評価しました。そして、下側の表面仕上げはまだかなり素晴らしいです：

寸法安定性

このフィラメントと当社のプリンターの詳細な解像度を組み合わせることで、設計どおりの高品質で寸法安定性の高い3D印刷部品を製造できます。ネガティブスペーストレランステスト（これもMake Magazineのテストから）を実行し、各ピンとそれに対応する穴の間の半径方向のギャップが0.2 mmになるこのGIFを見てください：

つまり、これが、新しいマイクロカーボン強化オニキスフィラメントの寸法安定性があるという意味です。パーツはその設計に忠実です。つまり、この材料を使用して正確で一貫性のある美しい結果を得ることができ、品質を得るためにオーバーハングや平らな表面を形作るためにサンディングやフィラーパテを使用する必要はありません。あなたが必要です。 Onyxとエンジニアリングデスクトップ3Dプリンターを使用すると、最終用途の部品を簡単に提示でき、3D印刷されたデザインが仕様から外れていることを心配する必要はありません。 OnyxからPartof the Week Awardをデザインし、可能なデザインの種類を紹介しました。

上面から見ると、ロゴのように見えます！