直接金属レーザー焼結 (DMLS) 3Dプリンティングを最適化するエキスパート設計ヒント

直接金属レーザー焼結 (DMLS) は、金属粉末から部品を作成する金属3Dプリンティング技術です。この技術は、優れた精度で高度に詳細かつ複雑な部品を製造できます。しかし、DMLS 3Dプリンティングプロジェクトの成功は、3D CADモデル設計の品質に大きく依存します。

このガイドでは、直接金属レーザー焼結向けに設計を最適化する最も重要な設計ヒントを学びます。

サイズ制限

サイズ制限はDMLSにおいて重要な考慮事項であり、問題が確実に発生するサイズの上限と下限を規定します。DMLSプロセスのサイズ制限の一部は以下の通りです。

• 最大造形ボリューム: 250 x 250 x 325 mm
• 最小フィーチャーサイズ: 構造的フィーチャーで1.5mm、外観フィーチャーで0.75mm
• 層厚: 使用材料により0.02〜0.08mmの範囲で変動

公差

DMLS 3Dプリンティングは、±0.2% (0.1〜0.2mm) の公差で部品を製造できます。厳しい公差は製造コストを増やすため、嵌合部品や他製品と嵌合する部品など、必要なフィーチャーのみに適用してください。内部応力、サポート構造などのジオメトリ考慮事項により、公差と平坦度に偏差が生じる可能性があります。厳密な平坦度が提案部品の重要な要件である場合、DMLSは最適な選択肢ではないかもしれません。

サポート構造

DMLSは層ごとの3Dプリンティングプロセスです。プリントされる層は、以前にプリントされた層に支えられます。オーバーハング、アーチ、30°を超える傾斜面などの特定ジオメトリでは支持層がないため、最終製品の一部ではないサポート構造を設計に含める必要があります。これらはプリント中にサポートを提供しますが、後処理で後から除去されます。

サポート構造は、反りを最小化/防止し、部品を造形プラットフォームに固定し、DMLSマシンローラーの力で部品がシフトするのを防ぐためにも必要です。サポート構造は必要ですが、材料を消費し造形時間を増やし、後で除去されるだけなので、全体的な生産コストを増加させます。

部品をより自己支持性にし、サポート構造の必要性を減らす方法には、角度を30°以下に設計すること、コーナーにフィレットと面取りを利用することが含まれます。

フィーチャー間距離

DMLSではレーザーから周囲の粉末へ熱が拡散するため、レーザーはその直径よりわずかに大きい溶融プールを生成します。その結果、互いに近すぎるフィーチャーは融合し合う可能性があります。もう一つの可能性は、焼結領域の間に未焼結粉末の区画が生成されることです。これを避けるため、フィーチャー間に少なくとも0.5mmのスペースを空けてください。

中空部品と逃げ穴

材料使用量と完成品の重量を減らすため、部品を中空設計できます。ほとんどの場合、これは部品の最終用途に影響しません。中空部品の場合、設計に逃げ穴を含めて、中空部分から残留未焼結粉末を除去できるようにしてください。

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