強く効率的な3Dプリントのための適切なインフィル選択

すべての3Dプリンターユーザーは、3Dプリントパーツにはシェルとフィル（インフィル）という2つの明確なゾーンがあることを知っています。これら2つの値の適切なパラメータ設定は、機械的強度、仕上げ、プリント時間、コストに影響します。シェルはパーツの外壁で、プリントベースと接触する層と最終表面仕上げを与えるトップ層の両方を含みます。

この記事では、パーツの内部であるインフィルに焦点を当てます。スライサーソフト（Cura3D、Simplify3D等）では、インフィルの形状とパーセンテージを選択できます。以下に最も重要な設定を挙げます。

3Dプリントにおけるインフィル率

インフィルはパーツ内部を占める材料の量です。通常、スライサーソフトでは材料の割合を0%（中空）から100%（完全ソリッド）まで変更できます。同じ層高さと壁厚の設定であれば、理想的なインフィル率は当該パーツの最終用途によって決まります。多くのスライサーソフトが標準値として使用する最も一般的な割合は20%です。この割合で、中〜高強度、軽量、非常に効率的なプリント時間のパーツが得られ、優れた強度/コスト比を実現します。

非機能的なプロトタイプ、モデル、単純な展示物には10%のインフィルを推奨します。このような低割合では、何らかの応力に耐える必要のない複雑な形状やオブジェクトの長いプリント時間を短縮できます。逆に、最大引張強度を得るには100%インフィルで造形すべきことはすべてのユーザーが理解していますが、これは時間と材料の両面でコスト増大を招き、パーツが重くなります。前述の値以外では、25%〜50%のインフィルで強度が25%向上し、50%〜70%ではわずか10%しか向上しないことを考慮し、各ケースを強度/プリント時間の観点から詳細に検討することを推奨します。

画像1：さまざまなインフィル率

当社の推奨は、荷重を受けないフィギュアやオブジェクトには10%インフィル、通常使用で低〜中荷重のパーツには20%、中程度の強度が必要で穴あけやネジ止めが必要な最終パーツには60%、そして材料の最大強度を得るには100%です。パーツの製造オリエンテーションが最終強度に影響すること、つまりオリエンテーションはインフィル率と同じくらい重要であることを強調しておきます。

フィルタイプ

使用するスライサーソフトによって異なるインフィルタイプがありますが、最も使用される4種類（矩形、三角/斜め、ウィグル、ハニカム）はすべてのソフト（Simplify3D、Cura3D、Slic3r等）に搭載されています。

矩形インフィル

デフォルトでこれらのソフトは矩形インフィルを使用します。全方向に強固な構造を持ち、互いに垂直な層を重ねる際に比較的高速だからです。

三角インフィル

三角インフィルは、日常の構造物と同様に、壁方向の最大強度を得るために適用されます。これは各層を形成するラインが45°にあるため、加わる力が半分に分解されるからです。

ウィグル インフィル

一方、可能な限り柔軟で圧縮可能、柔らかいパーツが必要な場合、最適なインフィルはウィグルです。このジグザグインフィルは反発力を高め、パーツ上面の完全な被覆を保証する十分なサポートを提供します。

ハニカム インフィル（三角六角）

最後に、賢明な自然に倣い、六角形のハニカムインフィル（蜂の巣）は、カーボンファイバーやその他の繊維で作られたパーツのコアとして強度を与えるために広く使用されています。FDM/FFF 3Dプリントでは、矩形インフィルより全方向に高い強度を提供しますが、プリント時間が長くなります。

当社の見解では、矩形インフィルは90%の3Dプリント用途で十分な強度であり、残り10%が非常に特定のインフィルを使用すべきケースです。

インフィル選択のための推奨事項

フィリングの正しい設定は、FDM/FFF 3Dプリントで作られるパーツに望む強度を得るための非常に重要なステップです。非機能パーツ、モデル、プロトタイプには矩形インフィルで密度10%、低〜中荷重の通常使用パーツには20%インフィル、高荷重に耐える要素には60%を推奨します。インフィルタイプとパーセンテージ値は、各3Dプリンター、および、使用する材料が硬質（PLA、ABS、PETG、ナイロン等）か軟質（Filaflex TPEやTPU）かにも合わせて調整し、最高の結果を得る必要があります。