Stratasys InsightでFDMパーツを密封する実践ガイド

液体を保持する新製品設計の検証をしたいが、必要な後処理を恐れている？落ち着いてInsightを使いましょう。

積層造形（AM）テクノロジーの進化に伴い、応用範囲は無限に広がっています。それでも、機能プロトタイピングと最終用途部品でAMを活用する人々は、25年の実績を持つワークホース、FDM（熱溶解積層法）テクノロジーで成果を上げ続けています。市場の実に85%がFDMベースなのは当然です。設計された多様な生産用プラスチックで、精密かつ機能的なパーツを生み出します。

メリットが多い一方で、FDMは本質的に多孔質です。多くの用途では問題になりません。サーモフォーミングならこの「欠点」を歓迎します。しかし、ガスや液体を（内外に）保持しようとすると、これは明白な制約になります。多孔性が懸念される場合、Insight処理ソフトウェアで最初から対策するのが、アプリケーション成功への最善の道です。

形状によって、テスト用、そして最終用途でパーツを密封するために必要な技術、または技術の組み合わせが大きく異なります。Stratasys Fortusラインに同梱のInsightソフトウェアを使えば、ほとんどの形状で多孔性問題を解決できます。逆に複雑な形状では、労働集約的な後処理が必要になる可能性があります。倹約家なら、UltemフィストでSTLを事前処理し、手作業が不要になるよう努めるべきです。そして何より、ほとんどの後処理手法と異なり、この戦略はパーツ形状を変更しません。

FDMに精通している方なら、なぜ多孔性がしばしば必要かご存知でしょう。そうでない方のために説明します：モデルに自己支持でない領域があると、サポートが必要になり、除去・溶解するために多孔性が溶液の到達と排水を助けます。つまり、浸出が役立つ場合もあるのです。この点は念頭に置いてください。

Insightによる密封

Insightを使えば、特にシンプルな形状では多孔性を制御・排除できます。これは、大気圧付近でガスや液体を保持する要件がある限り有効です。高圧/真空や複雑な形状では効果が限定的です。

最初のステップは、プラットフォーム上のビルド方向を決めることです。これには判断とアプリケーションニーズが必要です。最も重要なルールは、ほとんどの面が垂直になるようパーツを配向することです。

最適な方向が決まったら、次は垂直壁に複数の輪郭（コンツア）を追加します（下図）。根本的には、追加コンツアを用いてラスターをこれらの層から減らす/排除する技法です。ラスターの存在は、下図（上）のようにエアギャップを生むため、漏れリスクを高めます。

グループツールバーから、以下の手順でエアギャップを減らすパラメータを設定します：

1. 各層で壁厚を測定し計算して、壁厚＝コンツア数×コンツア幅になるようにする。同じ壁厚を持つ層の範囲を選択可能。
2. 各厚みにカスタムグループを設定し、層をグループに追加。グループ内でコンツア数と幅を制御。
3. コンツア連結機能を選択し、可能な限りわずかな負のコンツア間エアギャップを追加。これにより、各コンツア間の開始/停止点を排除して連続ツールパスを作成。

この例では、カスタムグループのパラメータで壁厚0.100インチ、5コンツア、コンツア幅0.020インチ、Link Contour有効、-0.001インチのエアギャップを設定。または、Toolpath SetupメニューからContour WidthとLink Contoursをグローバルに適用することも可能。

注意：これらのパラメータ変更はビルド時間と材料使用量に影響する場合があります。ベストプラクティスは、「グリーンフラッグ」をコントロールとして実行し、推定時間と材料を記録してからパラメータを変更することです。

次にラスターを見てみましょう。デフォルトでは、ラスター角度制御は45°開始、90°デルタで交互（上図参照）。この交互折り返し領域が層を貫くパスやエアギャップ、すなわちコンツア内側エッジとラスターが接する黒い三角形部分を作ります。

Parallel Offset Rastersを選択すると、Insightは3つのパラメータを変更します：

1. 各層のコンツア数を変化させてラスター折り返しを隠蔽。複数コンツア設定済みでも適用される。
2. ラスターツールパスを隣接層と平行に配置（0°デルタ）。
3. ラスターツールパスをオフセットし、前層の継ぎ目を覆うようにする。

これで密封の準備は完了です。FDM密封アプリケーション向けのSTL処理の優れた出発点となるはずです。

密封をさらに高める他の後処理技法については別記事で紹介しています。ただし、それらは形状を変更するため注意が必要です。

---

Tags: FDM Technology, Thermoforming, Ultem