3D プリンター部品トップ 10 とその機能

3D プリンティングは、世界中の何百万人もの人々が楽しんでいる趣味であると同時に、幅広い部品や製品を製造できる機能的な製造技術でもあります。この需要を満たすために、さまざまなプリンタが市場で入手可能です。一般に、これらのプリンタは、特に溶融堆積モデリング (FDM) に関して、同じ基礎コンポーネントを共有します。これらの部品は、10 種類の 3D プリント機コンポーネントに分類できます。

この記事では、10 の各カテゴリに分類される 3D プリンタ パーツと、これらの 3D プリント パーツの機能について説明します。

1.マザーボードまたはコントローラーボード

マザーボードはコントローラー ボードとも呼ばれ、3D プリンターのすべての電子コンポーネントが接続される中央ハブとして機能します。 3D プリンタのマザーボードの主要な部分を以下に説明します。

• プロセッサ: プログラムされたソフトウェア コードを、他のプリンタ部品が部品を印刷するために従う一連の命令に変換します。 3D プリンタのマザーボードで使用されるプロセッサは 8 ビットまたは 32 ビットです。
• コネクタ: 3D プリンターのすべての電子コンポーネントをリンクします。これらは、端子台、DuPont コネクタ、または USB の形式をとることができます。
• ステッパー ドライバー: ステッピング モーターの個別のコイルに供給される電力を制御して、モーター シャフトを回転させます。標準の 3D プリンタには 4 つのステッパー ドライバーがあり、x、y、z 軸に 1 つずつ、フィラメント押出機に 1 つです。
• コミュニケーション: パーツを印刷するには G コード命令が必要です。プログラムは、Wi-Fi、ハード ケーブル接続、または SD カード スロットを通じて提供できます。

マザーボードは、古いボードを交換し、電子コンポーネントを新しいボードに接続するだけでアップグレードできます。ただし、新しいボードが既存のプリンタ部品の電力要件を確実に処理できるように注意する必要があります。

2.電源ユニット (PSU)

電源ユニット (PSU) は、プリンタ内のすべての電子コンポーネントに電力を供給します。このユニットは、AC 電力を降圧し、より低い電力の AC を DC に変換する変圧器および整流器です。 PSU は、関連するすべてのコンポーネントへの電源です。より高い電力要件を必要とする新しい要素を 3D プリンターに追加する場合、PSU のアップグレードが必要になることがよくあります。マザーボードが増加した電力に対応できるかどうかを最初に確認せずに PSU を交換しないように注意してください。

3.フレーム

3D プリンターのフレームは、マザーボードを含むさまざまな機械コンポーネントがすべて接続される場所です。フレームは通常、アルミニウム、プラスチック、またはスチールで作られています。 3D プリンターのフレームが硬ければ硬いほど、精度と品質を維持しながらプリンターはより速く印刷できます。ほとんどの 3D プリンターには 3 つの直線運動軸があります。これは、エクストルーダーが X 軸で左右に、Z 軸で上下に移動できることを意味します。 3 番目の動作軸はプリンタ ベッドによって提供され、y 軸上で前後に移動できます。ステッピング モーターはフレームに取り付けられています。

3Dプリンターフレームはアップグレード可能です。ただし、これは多くの場合、プリンタ全体を分解して再度組み立てる必要がある面倒な作業です。ユーザーが行うことができる最も簡単なアップグレードの 1 つは、フレームのガセットとブラケットを強化して、全体の剛性と安定性を向上させることです。

3D プリンターのフレームのイラスト。

4.ユーザーインターフェース

3D プリンターを操作するにはユーザー インターフェイスが必要です。ほとんどの 3D プリンターには、いくつかのボタンとダイヤルを備えた基本的な画面があります。これらは、SD カードから印刷するパーツを選択し、押出機の温度やベッド温度などのいくつかの基本設定を変更するには十分です。より高度なプリンタには、使いやすいインターフェイスを備えたマルチカラー タッチ スクリーンが搭載されています。あるいは、有線接続または Wi-Fi 経由でプリンターを PC に接続することもできます。 OEM (相手先ブランド供給メーカー) またはサードパーティのプリンタ制御ソフトウェアを使用して、プリンタを制御し、印刷ステータスを監視できます。

ユーザー インターフェイスは、より使いやすいバージョンにアップグレードできます。ボードの物理接続と電源要件の両方の点で、マザーボードが新しい画面と互換性があることを確認するように注意する必要があります。さらに、新しい画面をサポートするには、ボードのファームウェアを更新する必要があります。

5.接続性

3D プリンターの接続は、ユーザーが G コード印刷命令をコントローラーに送信する方法によって定義されます。 3D プリンターに接続するには、SD カード経由、固定ケーブル経由、Wi-Fi 経由の 3 つの主な方法があります。ほとんどのプリンタには、SD カードと固定ケーブル接続が付属しています。ただし、Wi-Fi はより高度なプリンタでのみ利用できます。 SD カード/固定ケーブルから Wi-Fi にアップグレードするには、多くの場合、マザーボードの交換が必要になります。

6.エクストルーダー

押出機は、フィラメント スプールからプラスチックを引き出し、加熱されたチャンバーに押し込み、ノズルから押し出して部品を印刷するために使用されます。押出機ユニットは、ステッピング モーター、プラスチックを掴むためのバネ仕掛けの歯車、ホット エンド、およびノズルで構成されます。押出機の主なタイプは次の 3 つです。

• ダイレクトドライブ: ダイレクトドライブ押出機は通常、ホットエンドとノズルの上に取り付けられます。このタイプの押出機は、加熱された端部にプラスチックを直接押し込み、ノズルから押し出します。
• ボーデン: 押出機はプリンターのフレーム上の固定位置に取り付けられます。ボーデン押出機は、プラスチックを長くて柔軟なチューブを通してホットエンドまで押し出します。これにより、ノズル付近の重量が軽減されるため、プリンターの印刷速度が向上します。
• デュアルエクストルーダー: 2 つの別々の押出機が並べて配置され、それぞれが異なる材料を供給します。これらは他の色にすることも、単一の押出機を使用してパーツ サポートを印刷することもできます。ダイレクト ドライブとボーデン スタイルの押出機の両方をデュアル押出用に設定できます。

ダイレクトドライブをボーデン押出機にアップグレードすることは、比較的簡単に行うことができます。追加のブラケットとチューブはわずか数個だけ必要です。デュアル押し出しへのアップグレードは、マザーボードに搭載できるステッパー ドライバーの数によって異なります。追加のファン、ホットエンド、温度センサーの接続ポイントも必要になります。

押出機/ホットエンドの図。

7.モーション コントローラー

モーション コントローラーは、パーツの印刷に必要な 3 つの軸に沿ってプリンターのホット エンドを移動するために使用されるメカニズムです。ステッピング モーターは、正確な位置を維持できるため、動きの制御に使用されます。ただし、ステッピング モーターは回転運動を生成します。この回転運動は、動力ねじまたは歯付きベルトを利用して直線運動に変換されます。 Z 軸はほとんどの場合電動ネジで駆動されますが、X 軸と Y 軸は歯付きベルトで駆動できます。

モーション コントローラーをアップグレードする必要が生じることはほとんどありません。標準装備のステッピング モーターは、プリント ヘッドの位置を非常に正確に制御できます。

8.印刷物

一般的な FDM 3D プリンタは、フィラメントのロールの形でさまざまな材料を使用して印刷できます。これらの直径は 1.75 mm または 3 mm です。以下は、印刷できるプラスチックの一般的なカテゴリです。

• 熱可塑性プラスチック: PLA、ABS、PETG などの熱可塑性プラスチックは、最も一般的に使用される原材料の 1 つです。
• 熱可塑性エラストマー: エラストマーは、印刷後もゴムのように柔軟性を保つ材料です。このような種類のプラスチックは印刷が難しく、ダイレクト ドライブ押出機が必要で、さらに高価である場合があります。
• 充填熱可塑性樹脂: 充填熱可塑性プラスチックは、熱可塑性プラスチックと追加の充填剤 (金属粉末、炭素繊維、おがくずなど) を混合した幅広い材料をカバーします。これらは主に、独特の外観を持つパーツを作成し、強度を向上させるために使用されます。

異なるフィラメントで印刷するためにマシンのアップグレードが必要になることはほとんどありません。ただし、場合によっては、特別なアクセサリが必要になる場合があります。たとえば、ABS などのプラスチック用のプリンタに通気パイプを備えた筐体を含めると有益な場合があります。

9.プリントベッド

プリント ベッドは、印刷されたパーツが構築される領域です。プリント ベッドのサイズは 200 x 200 mm から 1 m x 1 m まであります。プリント ベッドは、多くの場合、Y 軸に沿って前後に移動します。プリント ベッドには、プリントのベッドへの密着性を向上させ、印刷後のパーツの取り外しを容易にする取り外し可能なパネルが取り付けられている場合があります。

接着力を向上させるために取り外し可能なパネルを追加する以外に、プリント ベッドにはいくつかのアップグレードが可能です。プリント ベッドのサイズはプリンタのフレームによって異なります。

3D プリンターのビルド プレートの図。

10.フィーダーシステム

フィーダー システムは、フィラメント材料が押出機に入り、加熱されたノズルから出るチューブのネットワークです。適切なフィーダー システムにより、デュアル押出機を必要とせずに多色印刷が可能になります。フィーダー システムは特殊なプロセスであり、既存のプリンターに追加できます。

フィーダー システムの図。

3D プリント部品とは何ですか?

3D プリント部品とは、3D プリンタの機能に必要なコンポーネントを指します。これには、押出機、マザーボード、PSU、ユーザー インターフェースなどが含まれます。

3D プリント部品はどこで作られていますか?

3D プリンタの部品の大部分は中国で製造されています。

3D プリント部品の最も重要な側面は何ですか?

3D プリント部品の最も重要な側面は、マシンの仕様と要件を一致させることです。購入を検討しているプリンタの仕様を調べて、必要な印刷タスクを実行できるかどうかを判断してください。

詳細については、3D プリンタのガイドを参照してください。

「3D プリンタは統合された電気機械システムとして機能し、モーション制御、温度調整、材料の堆積が継続的に連携して動作します。コントローラー ボードは印刷操作コマンドを実行し、ステッパー ドライバーへの電流分配を管理し、すべての軸にわたる位置フィードバックを同期します。フレームとモーション アセンブリの機械的公差は、寸法精度と表面仕上げに直接影響します。ホットエンドとビルド プラットフォームの熱安定性が、層の接着と全体的な構造の完全性を左右します。積層造形の精度は、最終的にはこれらのサブシステムの調整と相互関係では、ソフトウェア パラメータが測定可能な物理的結果に直接変換されます。」

3D プリント部品を特定する方法

一部の 3D プリンター部品にはシリアル番号が印刷されています。これは、押出機やマザーボードなどの電子コンポーネントに特に当てはまります。プリンタ メーカーは通常、Web サイトにスペアパーツとその購入場所を掲載しています。

3D プリント部品の組み立て方法

3D プリンターの部品を組み立てる最も簡単な方法は、オンラインの指示、特にプリンター OEM が提供する指示に従うことです。 OEM の取扱説明書には、多くの場合、すべての 3D プリンタ部品の分解図が表示されており、組み立てプロセスに役立ちます。

3D プリント機の部品に関するよくある質問

3D プリント部品の組み立ては難しいですか?

 基本的な 3D プリンターには基本的な技術スキルが必要で、最初から組み立てるには何時間もかかる場合があります。ほとんどのメーカーは、プリンターを安全に組み立てる方法についての詳細なビデオ説明書を提供しています。電気部品やシステムを扱う場合は、特別な注意が必要です。

3D プリント パーツはどこで購入できますか?

3D プリンターの部品は、Amazon、AliExpress、Banggood などのほぼすべての主要なオンライン小売業者から購入できます。地元の 3D プリント ショップにはコンポーネントの在庫があり、わずかな値上げで購入できる場合があります。 「近くの 3D プリンタ パーツ」というキーワードで Google 検索するだけで、プリンタ パーツを購入できる場所を見つけることができます。

3D プリント部品のコストはいくらですか?

3D プリンターの部品の価格は、購入する部品によって異なります。最も高価な部品は、多くの場合、マザーボードとその関連コンポーネントです。一般的なマザーボードの価格は 44 ドルから 75 ドルです。 3D プリンタ全体のコストはわずか 280 ドルであることに注意してください。

3D プリント パーツをアップグレードすることはできますか?

3D プリンターのアップグレードは、オンラインで無数のアクセサリを入手できる活気に満ちた趣味です。 3D プリンターのパーツをアップグレードする方法に関するガイドもオンラインに多数あります。

概要

この記事では、3D プリンティング機械部品の 10 のカテゴリをレビューし、その目的を説明しました。 3D プリントの詳細と、Xometry が 3D プリンタ パーツをどのようにサポートできるかについては、Xometry の担当者にお問い合わせください。

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ディーン・マクレメンツ

Dean McClements は機械工学の学士優等学位を取得しており、製造業界で 20 年以上の経験があります。彼の職業上の経歴には、Caterpillar、Autodesk、Collins Aerospace、Hyster-Yale などの大手企業で重要な役割を果たし、そこでエンジニアリング プロセスとイノベーションに対する深い理解を深めました。

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