FDM 3Dプリント設計のエキスパートヒント：精度と効率を高める

溶融積層造形（FDM）は、押し出し型の3Dプリントプロセスです。この技術では、材料フィラメントを加熱ノズルに連続供給して溶かし、ノズルが移動しながら材料を層ごとに堆積させて目的の形状を造形します。

FDM 3Dプリントの主要な設計ヒントを紹介します。

サイズ制限

FDM では最大 914 × 610 × 914 mm のパーツ造形が可能です。一方、最小造形可能フィーチャサイズは 0.2 mm。達成可能な公差は ±0.3%（最小 0.3 mm）。

FDM は層ごとにパーツを積み上げます。上層が下層から十分な支持を得られない場合、崩落のリスクがあります。この問題は、ブリッジやオーバーハングなどの形状で顕著です。

FDM におけるブリッジとは、2つのアンカーポイント間で水平層を造形する状況を指します。下層がないため造形中にたわみが生じやすくなります。対策として、アンカーポイント間の距離を短くするか、造形時に支持するサポート構造を設計し、後で除去する方法があります。

オーバーハングは、造形層が下層によって片側だけ支持される状態です。支持が不十分だと、曲がり、カール、膨れ、層間接着不良などが発生します。垂直方向から 45° 以下の角度であれば、下層から 50% の支持が得られるため問題ありません。より急な角度のオーバーハングにはサポート構造が必須です。

サポート構造は特定形状に不可欠ですが、材料の無駄、造形時間の増加、除去後の跡が残るデメリットもあります。サポートを避けるには、モデルを分割して個別にプリントし、後で組み立てる方法があります。

押し出しプロセスでは穴の造形が難しい傾向があります。FDM では各層の周縁が前層の周縁を圧縮するため、穴が設計より小さくなりがちです。縮小度合いは、ノズル径と穴径の比率に比例します。

通常、スライシングソフトがこの縮小を事前に補正しますが、精度はばらつきます。穴の精度がクリティカルな場合は、プリント後にドリル加工で仕上げることを検討してください。

FDM 造形中、ノズルが前層に材料を押し付けるため、ビルドプレートと接触する最下層が広がり、「エレファントフット」と呼ばれるフレアが生じます。これはパーツの寸法精度に影響します。ビルドプレートと接触するパーツ底部にフィレットを追加することで防止できます。

FDM プリンタのノズルは円形であるため、鋭いエッジやコーナーはすべてノズル径と同等の半径でわずかに丸みを帯びます。非嵌合パーツであれば問題ありませんが、嵌合パーツを設計する際はこの丸みを考慮する必要があります。

設計データを 3Dプリントしたいですか？ Xometry インスタント見積もりエンジン℠ にアップロードするだけで、製造可能性フィードバックと、価格・納期オプション付きの見積もりが数秒で取得できます！

3Dプリント