3D プリント パーツは強い?
3D プリンターは、付加的な方法でオブジェクトを作成し、部品をその最も弱い層と同じくらい強くします。それらは通常、フライス加工技術、射出成形、樹脂注入技術など、他のほとんどの技術よりも弱い.
構造強度を考慮しなければならない用途は数多くあります。 Fused Deposition Modeling (FDM) 技術の仕組みが原因で、当社が入手した部品は、それぞれの射出成形品ほど強力ではありません。
ただし、絶望しないでください。この欠点を軽減するために、設計と構成に組み込むことができる考慮事項がいくつかあります。
適切な押出温度を設定し、充填率を高く設定し、より厚い壁を構築し、適切な材料を選択し、ビルド プレート上でパーツを適切に配置することで、これらの弱点を減らすことができます。
なぜ 3D プリント パーツは弱いのですか?
3D プリンターがオブジェクトを作成するアディティブ技術は、他の製造プロセスと比較して弱い部品を出力する固有の傾向があります。これは、プラスチックの 1 つの層を別の層の上に堆積させて結合させるためです。
時間をかけてプリントの設定を適切に構成しないと、レイヤーの接着力が弱いパーツを作成することに進んでさらされることになります。
低温、各層と前の層との間の温度差が大きい、およびその他の要因により、接着力が非常に低下し、部品全体が弱くなる可能性があります。
たとえば、フライス加工などの除去製造では、目的の 3D 形状に切り分けられた固体の原材料から開始されるため、この問題はありません。
射出成形によってオブジェクトを作成することもできます。この技術を使用して、溶融した材料を金型に射出し、そこで冷却して硬化させ、キャビティの形状にします。このプロセスにより、頑丈で強い部品が出力されます。
3D プリンター固有の弱点を知ったので、新しく手に入れたアプライアンスをゴミ箱に捨てたいという衝動に駆られるかもしれません。それを行う前に、記事の残りの部分を読んで、パーツを強化する簡単な方法を学ぶことを強くお勧めします.
また、私たちの部品のほとんどが SpaceX の最新ロケットの製造には使用されないことも考慮する必要があります。もう少し弱い Baby Yoda を印刷する余裕があります ただし.
3D プリント パーツの強度を向上させるにはどうすればよいでしょうか?
前述のように、一般的にパーツを強化するために使用できる小さな構成の微調整がたくさんあります。その中で最も重要なのは、インフィルの割合、押出温度、外壁の厚さ、正しいフィラメント タイプの選択、適切な向きの設計の設定です。
それらのそれぞれについて簡単に説明し、それらがプリントにどのように、そしてなぜ影響するかを見てみましょう!
充填率
Infill は、オブジェクトの内側に印刷された通常のパターンで構成され、そうでなければ空のスペースになるものを置き換えます。プリントの内部サポートとして機能し、上部が崩れるのを防ぐだけでなく、外側のシェルをまとめます.
この魂を揺さぶるトピックに入る前に、さまざまな充填率がどのように見えるかを見てください:
経験則として、インフィルを 50% にすると、印刷の品質と強度が大幅に向上します。充填率が高くなると、強度がわずかに増加するだけで、フィラメントの消費量と印刷時間が大幅に増加します。
また、直線、グリッド、三角形、ウィグル*、高速ハニカム、完全ハニカム、その他の実験的パターンなど、さまざまなパターンに従うようにインフィルを構成できることも知っておく必要があります。各パターンの長所と短所はこの記事の範囲外ですが、ほとんどの場合、直線またはグリッドのインフィルを使用して問題ありません.
*現在でも、ウィグル パターンの利点はまだ思いつきません。かつて、時間に余裕があり、次善の形状を好む開発者がいたと思います.
肉厚
壁の厚さは、プリントの最も外側のシェルの幅であり、主にプリントの全体的な強度を決定します
多くのフィラメント メーカーは、0.8 mm のアウター シェルで十分に印刷できると述べていますが、そのような薄い壁は通常、印刷が弱くなることがわかりました。耐性のあるベビーヨーダを手に入れるには、 幅を 2 倍にして 1.6mm にすることを強くお勧めします。全体的な品質の向上は非常に顕著です。
使用する壁の厚さに関係なく、常にノズルの直径の倍数を使用する必要があります。ほとんどのプリンターには 0.4mm のノズルが付いているため、0.8mm と 1.6mm について言及しました。数学の鋭敏な博士号は、私が上で行った信じられないほどの計算に気付くでしょう!
適切な温度の設定
3D プリントで使用されるほとんどのフィラメントはある種の熱可塑性樹脂ですが、異なる化学組成を持っています。したがって、それぞれ最適な温度が異なります。
経験則として、PLA は 180°C ～ 220°C、ABS は 210°C ～ 250°C、PETG は 220°C ～ 250°C、ナイロンは 240°C ～ 260°C に設定する必要があります。
別のフィラメントを購入した場合は、そのパッケージを見てください。おそらくメーカーによる推奨温度がわかるでしょう。実際、私が言った範囲は忘れて、念のためメーカーの推奨範囲を常に見てください.
層の接着の質が決まるため、3D プリンターとフィラメントに最適な温度を常に見つけるように努める必要があります。
押出温度が低いと、層間の接着が悪くなります。反対に、フィラメントをできるだけ熱くしたくなるかもしれませんが、そうするとあらゆる種類の新しい問題に直面することになります。ネタバレ注意:乱雑なプリント、張り出しの悪さ、全体的な低品質.
しかし、一般的に、プリントの強度を向上させたい場合は、温度を少し高く設定すると、押し出されたプラスチックの新しい層が前の層とよりよく結合するようになります.
部品の向き
3D プリントされたパーツは、プリント ベッドに平行な面で最も強く、垂直面で弱くなるということを常に心に留めておくことが重要です。スライサー内にデザインを配置するときは、どの方向に接触するか、どのような力がかかるかを常に自問してください。
答えがわからない場合は、退屈でおそらく役に立たない中空シリンダーの場合を考えてみてください*。
縦方向に印刷すると、オブジェクトは一連の円が重なり合ったものになります。両端をつかんで曲げようとすると、シリンダーが簡単に壊れてしまいます。
*歴史を通じて、シリンダーが有用であることが明らかに証明されていることを言及しておく必要があります。これは明らかに今日の記事の範囲外なので、証明は読者に任せます。
自分は信じられないほど強いと思いたくなるかもしれませんし、そうかもしれませんが、非常に弱い円柱を印刷したという事実にも注意する必要があります。
まだ予備のフィラメントがあり、水平方向に印刷することを選択した場合、フィラメントの線がどのように押し出されるかにより、パーツが壊れにくくなることに気付くでしょう.
この配置の欠点は、この向きによって角度が生じるため、プリントにサポートを追加する必要がある場合があることです。
3D プリントでは、すべてがトレードオフでなければならないのはなぜですか?この趣味にフリーランチはありません！
より強力なフィラメントを使用
これは当たり前のように思えるかもしれませんが、異なるタイプのフィラメントを利用すると、全体的な強度に関して驚くべきことができます.
ただし、すべてのプリンターがすべてのフィラメントで印刷できるわけではありませんが、Ender 3 などの手頃な価格のプリンターでも使用できる代替手段がいくつかあります。
ポリカーボネートとナイロンは、現在入手可能なフィラメントの中で最も強度が高いと見なされています。プリンターがそれらを処理でき、非常に強力な印刷が必要な場合は、それらを使用してオブジェクトを印刷してください。
PLA で印刷する場合は、PETG を試してみてください。PETG の方が作業しやすく、柔軟性が高く、耐熱性にも優れています。
3D プリント パーツの強度を高める方法
以下は、モデルの強度を高める方法でモデルを印刷する方法の簡単な要約です:
<オール>結論
ご覧のとおり、オブジェクトの全体的な強度を向上させ、選択したテクノロジの固有の弱点を克服するためにできることはたくさんあります。
世界の未来が、強力な Benchy を印刷できるかどうかにかかっている場合 ただし、記事全体を読む時間がない場合は、次の手順に従ってください。
幸せな印刷!
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