3Dプロトタイピング：3Dプロトタイプ印刷の概要

従来のプロトタイプ作成プロセスは、非常に時間がかかり、費用がかかる可能性があります。ただし、製品開発プロセスを改善するために利用できる新しい技術があります。これらの技術により、低コストで高品質のプロトタイプを確実に製造できます。 3Dプロトタイピングテクノロジーは、ラピッドプロトタイピングのニーズに最適なソリューションです。

3Dプロトタイピングにより、時間と費用を節約するための広範な設計の可能性と効率的な手法にアクセスできます。また、いくつかの産業での用途に適した効果的な製造です。また、比較的低コストでアイデアをすばやく概念化することもできます。

3D印刷のプロトタイプには何が必要ですか？ 3Dプロトタイプはどのように製品に利益をもたらしますか？プロジェクトを開始する前の考慮事項は何ですか？この記事では、すべての質問に答え、3Dプロトタイピングを最大限に活用するために必要な情報を提供します。

とは 3Dプロトタイピング ？

ラピッド3Dプロトタイピングは、デジタルファイルから3次元オブジェクトを作成することを含む積層造形プロセスです。このプロセスでは、ファブリケーターは連続するマテリアルレイヤーを配置することによってオブジェクトを作成します。各レイヤーは、最終的なオブジェクトの薄いスライスされた断面です。

従来のサブトラクティブ製造プロセスとは異なり、3Dプリントでは材料の断片を切り出す必要はありません。さらに、より少ない材料で複雑な形状の製造を可能にします。 3つの主要な3Dプリントのタイプがあります 、必要な精度レベルに応じて。以下が含まれます：

• 溶融堆積モデリング（FDM）。 この3D印刷プロトタイピング技術は、利用可能な最も一般的で費用効果の高いオプションです。使いやすく、層ごとに押し出される熱可塑性フィラメントが含まれます。このプロセスは急速に成長しており、製品開発に適しています。
• 選択的レーザー焼結（SLS）。 これは、プラスチックと金属の両方のプロトタイピングに使用される3D印刷技術です。粉末床を使用して、粉末材料を加熱および焼結するためのレーザーを使用して、プロトタイプを層ごとに構築します。
• ステレオリソグラフィー（SLA）。 この方法では、感光性液体樹脂のタンクを使用して3Dプロトタイピングを作成します。紫外線（UV）光は、製品の各層を固めるのに役立ちます。このプロセスは、モデルが完成するまで続きます。高解像度の3Dプロトタイプに推奨されるソリューションです。

ラピッドプロトタイピング3Dプリンターは、機械部品や建築モデルから宝石デザインやその他の消費者向け製品に至るまでの製品を製造するのに役立ちます。

の利点 高速3Dプロトタイピング

世界中のいくつかの業界は、従来の製造技術に比べていくつかの重要な利点があるため、3Dプロトタイプ印刷技術を採用しています。これらの利点は次のとおりです。

設計の柔軟性

3D印刷を使用すると、デザインのさまざまな反復を効果的に作成できます。これにより、他のいくつかの製造技術よりも設計の自由度と柔軟性が向上します。 3Dプロトタイプは、3Dモデリングソフトウェアを使用して作成されます。したがって、このプロセスでは、デザインがどれほど単純または複雑であるかに関係なく、デザインを簡単に作成できます。また、制作段階の任意の時点で3Dモデルを調整しながら、プロトタイプを最初から作成する余地があります。これにより、大量生産に3D印刷を使用する際の頭痛の種を減らすことができます 。

さらに、特定の3Dプリンターは、ビルドボリューム内に収まれば、ほぼすべての製品を印刷できます。さらに、ラピッドプロトタイピング3D印刷の利便性により、すべてのプロジェクトに最適です。目的の最終製品を取得するには、いくつかの変更を加える必要があるため、プロジェクトの反復ごとに新しい金型を作成する必要はありません。プロセス全体を通して、機器や機械にほとんどまたはまったく変更はありません。

従来の技術とは異なり、3D印刷では、複数の材料を1つのオブジェクトに含めることができます。したがって、一致する機械的特性、色、およびテクスチャの配列があります。また、従来の製造方法では不可能な形状を作成および製造することもできます。このような形状には、部品内の部品や中実部品の中空キャビティが含まれます。独自の高品質なパーツを作成するために、デザインを編集できます。

お金の節約

3Dプロトタイピングは、射出成形などの他の製造方法よりも比較的安価です。 。前述したように、デザインを変更するたびに新しい金型を作成する必要はありません。これは、特に小規模な生産工程では大きな利点です。 3D印刷プロセスでは、コンポーネントを作成するために必要なマシンは1台または2台で、オペレーターはほとんどいません。

通常、このプロセスで追加のツールは必要ありません。したがって、3D印刷サービスのコスト 通常は最小限です。さらに、3D印刷は積層造形プロセスであるため、材料の無駄が非常に少なくなります。コンポーネントをゼロから構築する必要があり、CNC機械加工のように固いブロックを彫ることはありません。

時間の節約

3D印刷技術の最も重要な利点の1つは、ラピッドプロトタイピングを保証することです。その結果、カスタムパーツの設計、開発、およびテストを可能な限り短時間で行うことができます。いつでも設計を変更する必要がある場合でも、必ずしも製造速度に影響を与えることなく変更できます。従来のプロセスとは異なり、3D印刷技術を使用すると、部品を設計し、社内で製造し、数日以内にテストすることができます。

アディティブマニュファクチャリングは、金型を作成して工具の準備を待つプロセスもスキップします。これは、小規模な生産を必要とする中小企業にとっては大きな違いになることがよくあります。製品開発を加速し、短いリードタイムで製品を市場に出すことができます。最小注文の発行もありません。

関数プロトタイプテスト

現在入手可能な幅広い3D印刷材料により、高度な機能プロトタイプの作成が可能になります。これらのプロトタイプは、費用効果の高い市場テストのために展開して、要件と消費者のニーズを満たしていることを確認するためのものです。

欠陥を発見した場合は、3D印刷のプロトタイプを簡単にテストし、CADファイルを変更できます。事前のプロトタイピングに多額の費用をかけるリスクを冒すことなく、物理的な製品に関する潜在的な投資家や顧客からフィードバックを得ることができます。これにより、業界全体で競争上の優位性が得られます。

プロトタイプを3Dプリントする方法

プロトタイプの3D印刷プロセスは、4つの重要な段階で発生し、次のようになります。

CAD設計

3Dプロトタイピングプロジェクトの出発点は、CADデザインファイルの開発です。製品設計会社と協力して、設計を外挿するための3Dソフトウェアを開発できます。 3D印刷に使用できるファイル形式はいくつかあります。最初に、プリンタでサポートされているファイル形式を確認することが重要です。

さらに、ファイルを設計するために利用可能なプログラムを確認する必要があります。利用可能な一般的なファイル形式のいくつかは次のとおりです。

• STL
• OBJ
• AMF
• 3MF

印刷可能なファイルができたら、3Dプリンター用のファイルの準備に進むことができます。したがって、次の段階。

デジタル前処理

プリンタ用にファイルを準備するプロセスは、スライスと呼ばれます。これは、スライシングソフトウェアを使用して、3Dモデルを数百のレイヤーに分割していることを意味します。スライスすると、ファイルをプリンターで使用できるようになり、USB、Wi-Fi、またはSDを介してファイルをフィードできます。

デジタル前処理段階には、材料とパラメータの選択も含まれます。最終製品の望ましい特性に基づいて選択できる3D印刷材料がいくつかあります。また、印刷物の配置やサイズなど、プロセスの他のパラメータを定義する必要があります。

プロトタイプの3Dプリント

スライスしたファイルを3Dプリンターにアップロードすると、印刷プロセスが開始されます。 3Dプリンターは、ファイル内の指示を使用して、材料の配置を指示します。次に、プリンターは3D印刷材料の層を堆積することによって部品を構築します。それらは同様の原則を持っていますが、使用するプリンターのタイプによって、プロセスがどのように完了するかが決まります。印刷プロセスの後に、塗装やパウダーブラッシングなどの後処理仕上げが行われる場合もあります。

検査

3Dプロトタイピングが完了したら、次のステップはプロトタイプを検査し、市場テストに持ち込むことです。これは通常、機能的なプロトタイプの場合です。社内のエンジニアは、コンポーネントに欠陥や変更がないか検査できます。また、潜在的な消費者にそれを取り出して、彼らのニーズを確実に満たすことができます。変更が必要な場合は、十分な余地があります。

RapidDirectの3D印刷サービス

最高のプロトタイピングパートナーと協力する場合、3D印刷プロジェクトの完了は常に簡単です。 RapidDirectは、プロジェクト固有の要件を満たす高品質で費用効果の高い3D印刷サービスを提供します。当社の社内印刷工場と技術力は、FDM、SLS、SLA、Polyjetなどの主要な3D印刷方法をカバーしています。さらに、さまざまな材料と後処理オプションを提供します。

CADファイルをアップロードして要件を指定すると、見積もりプラットフォーム 2時間以内に迅速な見積もりを生成します。豊富な製造リソースにより、プロジェクトに費用対効果の高い価格を提供することもできます。さらに重要なことに、RapidDirectは、製品を短期間で市場に投入できるように、3日という短いリードタイムを提供します。今すぐデザインファイルをアップロードしてください！

前の4つの考慮事項 3Dプロトタイピング

3D印刷はプロトタイピングで最良の結果をもたらしますが、3Dプロトタイピングプロジェクトに飛び込む前にいくつかの要因を考慮する必要があります。これは、プロジェクトを最大限に活用するのに役立ちます。それらには以下が含まれます：

3D印刷材料

上で説明したように、3D印刷プロジェクト用に選択できる材料は幅広くあります。多様な素材は、ニーズに応じて、デザインプロパティを操作したり、柔軟性や透明性などを付与したりする機会を提供します。

ただし、素材を選択する前に、次の点を確認する必要があります。

●価格

これは、多くの企業にとって最も重要な考慮事項の1つです。必要な特性を与えながら、コスト削減に役立つ材料を目指します。たとえば、金属3D印刷に移行する前に、プラスチックで初期のプロトタイピング段階を開始したいとします。この選択は、全体に金属を使用するよりも費用効果が高くなります。経済的な解決策を得るために、いくつかのプラスチック材料があります。

●資料の正確性と品質

3D印刷のプロトタイプは、最終製品がどのように見えるかについての完全な概要を提供します。したがって、あなたのシムは機能的なプロトタイプを作成することです。したがって、材料の選択は、プロジェクトの複雑さに合わせる必要があります。また、プロジェクトへの適合性を確保するために、材料の機械的特性を知る必要があります。

●材料の設計ガイドライン

材料ごとに異なる設計ガイドラインがあります。材料を選択するときは、寸法と形状が材料の特性と一致していることを確認してください。壁が薄すぎて不適切な素材である場合、ファイルは印刷できない可能性があります。その結果、このプロセスは逆効果になります。

製品のアプリケーション

意思決定を行う際には、製品のアプリケーションも優先する必要があります。最終製品の美学を再現する必要があるプロトタイプを設計しているとします。その場合は、より細かい解像度を提供する3D印刷技術を選択する必要があります。それ以外の場合は、後処理の予算を立てる必要があります。一方、機能的なプロトタイプが必要な場合は、優れた許容誤差を提供するテクノロジーを選択する必要があります。

3D印刷技術

さまざまな3D印刷技術には、独自のビルドスタイル、材料特性、および設計上の制限があります。選択した方法によって、オフセットや分散など、デザインに加える調整が決まります。 Polyjetを使用すると、硬い材料と柔軟な材料を組み合わせることができます。また、透明度とフルカラーを投影します。

一方、ステレオリソグラフィー（SLA）は、滑らかな表面仕上げの部品を作成します。これらのプロセスは、美学が主要な関心事である場合に最も理想的です。対照的に、選択的レーザー焼結（SLS）と溶融堆積モデリング（FDM）は、機能的なプロトタイプに適しています。これらの技術は、さまざまな材料で耐久性のある部品を構築します。したがって、選択はプロジェクトの要件によって異なります。

ファイル形式

優れたビルドを保証するために、CADファイルを正しい形式で送信することをお勧めします。 .STLファイル形式は、ビルドとセットアップで最も一般的です。ネイティブCADファイルを.STL形式に変換することはできますが、ネイティブソフトウェアを使用しない場合、いくつかの問題が発生する可能性があります。最良のファイルには、共有されていないエッジのないシェルが1つだけあります。ファイルには、測定単位も示されている必要があります。これは、潜在的なエラーを減らすのに役立ちます。

プロトタイプを印刷するのに最適な3Dマテリアル

3D印刷は、世の中で最も優れたプロトタイピング方法の1つですが、プロジェクトを最大限に活用するには、最適な素材を選択する必要があります。 3D印刷のプロトタイプにはいくつかの資料があり、選択はプロジェクトのニーズによって異なります。 3Dプロトタイプ印刷で最もよく使用される材料の一部を次に示します。

ナイロンPA12

これは白いプラスチック材料であり、プロトタイピングに最も手頃な材料の1つです。比較的安価なコストにもかかわらず、ナイロンPA12は優れた機械的特性を備えています。ポリアミドの微粉末から作られているため、プロトタイピングや生産工程に最適です。この3D印刷材料は、選択的レーザー焼結（SLS）テクノロジーで最適に機能します。

マルチジェットフュージョンPA12

この素材は灰色のプラスチックで、プロトタイピングや製造に最適です。 Multi Jet Fusion PA12の未加工バージョンは、市場で最も安価なオプションです。低コストで簡単に変更できます。さらに、この材料を使用すると、耐摩耗性および耐傷性の製品が得られます。これにより、プロトタイプのテストに役立ちます。 Multi Jet Fusion PA12は、天候に対しても安定しており、UV安定化、および光安定化されています。したがって、屋外条件でのテストに最適なオプションです。

プロトタイピングレジン

この樹脂は、機能しないプロトタイプに適しているため、大規模な生産工程では使用しないでください。非常に詳細なコンポーネントを製造したい場合はいつでも、レトタイピング樹脂が最適です。プラスチック射出成形で製造された製品と同様に、滑らかな表面仕上げを提供します。この材料は、ステレオリソグラフィー（SLA）で最適に機能します。

PLA

溶融堆積モデリング（FDM）は興味深い技術であり、特にポリ乳酸（PLA）フィラメントに役立ちます。 PLAは、剛性と強度が高く、使いやすい素材です。印刷温度が低く、反りが少ないため、最も簡単な3D印刷材料の1つです。また、安価な材料であり、さまざまな用途に信頼できる部品を作成します。美学と細部が主要な関心事である場合、PLAはあなたの頼りになる材料でなければなりません。

TPU

3D印刷のプロトタイピングプロジェクトで柔軟なプラスチックが必要な場合は、TPUが最適なソリューションです。この材料は、高弾性や高強度などのゴムの特性を備えています。したがって、柔軟なものが必要な場合は、プロトタイピングプロジェクトに適合します。この材料のコンポーネントは、疲労やストレスに強く、最終製品にも最適です。

結論

迅速な3Dプロトタイピングは、より迅速で優れたエンジニアリングのための効果的な製造プロセスです。ワークフローをスピードアップし、従来のプロトタイピングサイクルのボトルネックを取り除きます。 3D印刷プロトタイピングを使用すると、コストが節約され、市場投入までの時間が短縮されると同時に、設計テストが容易になり、プロトタイピング全体の利点が得られます。 3D印刷プロジェクトに飛び込む前に、協力する製造パートナーを検討する必要があります。

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