3Dプリント部品の寸法精度

3D印刷された部品の精度を定量化するために、次のパラメーターが使用されます。

• 寸法精度 -部品の期待される精度を示す機械メーカーおよび材料サプライヤーからの定量値。記載されているすべての公差は、適切に校正された機械で適切に設計された部品に関するものです。
  
• 反りまたは収縮 -印刷段階で部品が反ったり縮んだりする可能性。これは設計に大きく依存しますが、一部のプロセスでは、本質的に反りや収縮のリスクが高い部品が製造されます。
  
• サポート要件 -多くの3D印刷技術では、使用されるサポートの量によって、表面またはフィーチャの印刷精度が決まります。これの欠点は、パーツを削除する必要があるため、サポートがパーツの表面仕上げに影響を与えることです。
  
  

各3D印刷技術で実現できる最小フィーチャサイズと詳細については、こちらを参照してください。この記事では、3Dプリント部品に与える衝撃層の高さについて説明します。

FDM

溶融堆積モデリング（FDM）は、機能よりも形状と適合性が重要な低コストのプロトタイピングに最適です。FDMは、熱可塑性プラスチックをビルドプレートに押し出すことにより、一度に1層ずつ部品を製造します。

大きな部品の場合、これにより、ビルドプラットフォーム全体で温度が大きく変動する可能性があります。部品のさまざまな領域がさまざまな速度で冷却されると、内部応力によって印刷が変形し、反りや収縮が発生します。いかだ、加熱されたベッド、鋭いエッジやコーナーの半径などのソリューションは、これを減らすのに役立ちます。

異なる材料は、他の材料よりも反りやすいです。たとえば、ABSはPLAよりも反りやすいことが知られています。

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SLA

SLA（ステレオリソグラフィー）プリンターは、レーザーを使用して樹脂タンクの特定の領域をUV硬化し、一度に1つの断面で固体部品を形成します。ただし、これらの硬化領域は、UVで後処理するまで完全な強度にはなりません。これと、SLAパーツが通常印刷される角度と方向のために、サポートされていないスパンのたるみが発生する可能性があります。

一度に1つのレイヤーが構築されると、この効果は累積的になり、背の高いSLAパーツで時々見られる寸法の不一致につながります。一部のSLAプリンターで使用されている剥離プロセスが原因で、寸法の不一致も発生する可能性があります。剥離プロセス中の引っ張り力により、ソフトプリントが曲がる可能性があり、各層が構築されるにつれて再び蓄積する可能性があります。

曲げ特性が高い（剛性が低い）樹脂は、反りのリスクが高く、高精度の用途には適さない場合があります。

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SLS

選択的レーザー焼結（SLS）は、高精度の部品を製造し、複雑な形状の設計を印刷できます。レーザーは、一度に1層ずつ粉末を選択的に焼結して、固体部品を形成します。

印刷中に部品が反ったり縮んだりする可能性を制限するために、SLSプリンターは、粉末を焼結温度のすぐ下まで加熱する加熱ビルドチャンバーを使用します。ただし、これでも、最近印刷された最上層が高温のままであるのに、部品の下部が冷却されている大きなSLS部品の温度勾配が発生します。反りが発生する可能性をさらに軽減するために、発生する部品は粉末に残されてゆっくりと冷却されます（多くの場合、総ビルド時間の50％）。

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マテリアルジェッティングは、3Dプリントの最も正確な形式と見なされています。印刷工程に熱がかからないため、反りや縮みはほとんど発生しません。

プリンタの仕様の下に印刷される機能と薄壁に関連するほとんどの寸法精度の問題。マテリアルジェッティングプリントは、プリント後に除去される柔らかい二次材料からの固体構造としてサポートします。サポートの堅固な性質により、サポートと接触する表面が高レベルの精度で印刷されます。材料の噴射によって製造された部品は、周囲の熱、湿度、または日光にさらされると反り、寸法が変化する可能性があるため、取り扱いには注意が必要です。