ポリマー3D印刷におけるネスティングの役割

3D印刷ビジネスを運営する場合、印刷コストの削減はリストの最初の目標の1つです。コスト削減を達成し、3D印刷フリートの使用を最適化する1つの方法は、3D印刷のデータ準備プロセスで一般的な手順であるネスティングを使用することです。

今日は、ネスティングとは何か、その利点、およびネスティングをより効率的に適用するのに役立ついくつかのヒントを見ていきます。

3D印刷でのネストとは何ですか？

3D印刷では、ネスティングは3Dプリンターのビルドボリュームの使用を最適化するビルド準備段階の一部です。

ネスティングは、ラインを埋めるためにさまざまな形状の落下ブロックを配置する必要があるゲームであるテトリスと比較できますが、ネスティングでは、コストを節約し、機械の生産性を高めるために、できるだけ多くの部品を1つの3Dプリンターに詰め込もうとします。

ネスティングは、選択的レーザー焼結（SLS）やHPのマルチジェットフュージョン（MJF）などのパウダーベッドフュージョン（PBF）テクノロジーで最も一般的に使用されます。

自動または手動のネストにより、3Dファイルの並べ替え、方向付け、配置が行われ、ビルドされていない領域に干渉することなく、3Dプリンター内のスペースが最大化されます。ネスティングを非効率的に使用すると、材料の無駄や印刷エラーが発生する可能性があります。

3D印刷でネスティングを使用する必要があるのはなぜですか？

1。マシン容量を最適化する

PBFでは、印刷プロセスには粉末ポリマーと熱源の使用が含まれます。粉末の1つの層が広がると、熱源がソフトウェアで定義されたパーツの輪郭をトレースし、材料を溶かします。このプロセスは、部品が製造されるまで繰り返されます。

完成した部品は3D印刷チャンバーに残り、未溶融の緩い粉末でいっぱいであり、取り外して洗浄する必要があります。

印刷物を取り巻くルースパウダーはサポート材としても機能し、部分的にリサイクルして再利用できます。

PBFの材料は高価であり、部品のコストの大部分を占める可能性があります。 PBF 3Dプリンターの出力を最大化すると同時に、材料効率を高めるには、企業はその能力を最大限に活用する必要があります。

ネスティングは、より高いパッキング密度を可能にするソリューションの1つとして登場しました。これは、基本的に、マシンの機能を最適に使用するために、1つのビルドでできるだけ多くのパーツをパッキングすることを意味します。

より多くの部品を梱包することで、同じビルドチャンバーで同じ量をより短い時間で、またはより多くの部品で印刷できます。

2。資料を保存

PBFでは、パーツの印刷に必要な量よりも多くの粉末を常に使用する必要があります。実際の数量は、モデルの高さによって定義されます。未使用の粉末は、新鮮な粉末と混合することで再利用できますが、多くの場合、多くの粉末が無駄になります。

たとえば、あるサービスプロバイダーは、月に購入する500 kgの粉末のうち、「25％が部品になり、25％が廃棄物になり、50％が次のビルドの更新に再利用される」と見積もっています。

パーツを最適にネストし、ビルドプラットフォームの高さを低くすることで、材料を節約し、生産をスピードアップできます。

3。コストを削減

3D印刷パーツのコストを計算する場合、最も重要な要素の1つは、パーツのバウンディングボックスです。これは、3Dモデル全体を含む長方形のスペースを指し、パーツが3D内で占めるスペースの量を決定します。プリンター。

ピースを最適にネストすることで、より多くのピースを1つのバウンディングボックスに収めることができます。これにより、一度により多くの部品を印刷できるようになります。つまり、生産が速くなり、粉末の無駄が少なくなり、不要な費用を節約できます。

いくつかの見積もりによると、ネストされたモデルは約30％の節約を提供できます。ネスティングを念頭に置いて部品を設計すると、最大60％の節約をさらに増やすことができます。

とはいえ、すべてのパーツがネストの恩恵を受けるわけではありません。下の画像に示すように、パーツを別々のバウンディングボックスに印刷する方が経済的な場合があります。

手動と自動のネスト

現在、ネスティング機能はほとんどの3D印刷データ準備ソリューションに搭載されています。このようなソフトウェアソリューションの多くは手動でのネストを提供しますが、これには時間がかかる傾向があり、スペースを最小限に抑えるプレート上のパーツの可能な限り最良の組み合わせを見つけるためのスキルが必要です。

経験則では、最大のモデルから始めて、その周り、または可能であればその内部に小さなパーツを配置します。

市場に出回っているいくつかのツールは、Materialize MagicsやNetfabbなどの自動ネスティングも提供しており、ネスティングプロセスの高速化に役立ちます。

自動ネスティングツールは、バウンディングボックスまたはジオメトリベースのネスティングの2種類のパーツネスティングのいずれかを使用できます。

バウンディングボックスのネストは、パーツの最大X、Y、およびZ値を取り、パーツの周囲にボックスを形成します。ジオメトリベースのネスティングは、実際のパーツジオメトリに基づいて、パーツの表面とスペースを調べます。

バウンディングボックスのネストの欠点は、それを使用してより高いパーツ密度に到達することが難しい場合があることです。ソフトウェアを使用して自動ネストアルゴリズムを実行する前に、パーツを手動で事前ネストすることをお勧めします。

自動ネスティングでも手動ネスティングでも、SLSプロセスでは3Dファイルのすべてのコンポーネント間に少なくとも1.5mmのギャップを残し、MJFプロセスでは5mmのギャップを残すことが重要です。これにより、印刷プロセス中に部品が溶けるのを防ぐことができます。

ネスティングを使用して、3Dプリントで生産性を向上させる

ネスティングは、3Dプリントのデータ準備における重要なステップです。機械の生産性を向上させながら、機械の容量を最適化し、コストと印刷時間を削減するのに役立ちます。

ネスティングは現在、主に手動操作のままですが、自動ネスティングソフトウェアは、3D印刷設計者がネスティングを通じてビルドをより高速に最適化できるように進化しています。

最終的には、設計プロセスの早い段階でネストを検討することで、より収益性の高い3D印刷ビジネスを実行できるようになります。