熱溶解積層法 (FDM) の基本ガイド – 高速、正確、コスト効率の高い 3D プリンティング

溶融堆積モデリング (FDM) は、機械が溶融したプラスチック フィラメントを正確に押し出して部品を作成する積層造形プロセスです。フィラメントは加熱された端から押し出され、ジグザグ パターンで配置され、下から上に部品の形状が作成されます。 FDM テクノロジーはラピッド プロトタイピングに使用でき、そのスピード、精度、競争力のあるコストで広く知られています。部品は、特に選択レーザー焼結 (SLS) と比較して非常に剛性が高いため、剛性が要求されるプロジェクトに最適です。

FDM ミニガイドでは、FDM の利点、公差、特定の設計機能に関する情報を提供します。

Real Engineering Thermoplastics

幅広いエンジニアリング熱可塑性プラスチックが利用できるため、FDM には他の 3D プリンティング技術に比べて明確な利点が与えられます。

FDM では、豊富な素材の選択に加えて、幅広い色のオプションを提供しています。

• 白
• Light Gray
• グレー
• ダークグレー
• 黒
• 黄色
• オレンジ
• 赤
• 緑
• 青
• ダークブルー
• アイボリー
• Natural
• Translucent Natural
• Translucent Amber
• Translucent Red

ABS: ABS は、強力で安定した量産グレードの熱可塑性プラスチックであり、幅広い色と材料特性を用意しています。

その他の特典

Complex Geometries

複雑な形状や複雑な内部構造を自由に設計および製造できることは、積層造形の大きな約束の 1 つです。 3D プリント技術を使用すると、他の方法では製造できない部品を作成できます。 Think outside the box!

Accuracy of FDM 3D Printing

Xometry の FDM サービスを使用すると、一貫して +/-0.005 インチの厳しい公差で部品を製造できます。

Large Build Volume

Xometry の FDM ソリューションは、最大 36 インチ x 24 インチ x 36 インチの大規模なビルド ボリュームを提供します。

Design Tip 1:Wall Thickness

3Dプリンターは、材料を連続的に積層して部品を製造します。壁の厚さはフィラメントのサイズによって制限され、フィラメントの厚さの 2 倍より薄いフィーチャーは通常、正常に印刷されません。

フィラメントが 1 層しかないフィーチャは弱く、不正確です。構造を支持する場合、フィラメントが層間を埋めることで最良の結果を得るには、壁の厚さが少なくとも 0.047 インチ ～ 0.06 インチ (1.2 ～ 1.5 mm) である必要があります。

線などの閉じたプロファイルのない壁も、円形や閉じたループなどに比べて解像度が低くなります。その結果、直線的な壁よりも薄く円形の壁の方が設計意図に近くなります。

推奨される壁の厚さは、支持壁として少なくとも 0.047 インチ – 0.06 インチ (1.2 – 1.5 mm) です。

Design Tip 2:Orientation

FDM での部品の方向付けは、特に微細な同心円状の形状の場合、全体の強度と外観に多大な影響を与えます。同心円状のフィーチャは、レイヤーが XY 軸に平行に印刷される場合に最もよく解決されます。多くの細かいフィーチャー (タブなど) は、XY 軸と平行に印刷するとより強力になります。

壊れやすい同心円状のフィーチャが同じ方向に成長するようにパーツを設計すると、パーツを印刷する最適な方向を決定するのに役立ちます。

Orientation of the part matters

Design Tip 3:Holes

Xometry では、円形を維持するために、FDM の穴を 0.04 インチ (1mm) より大きい直径で設計することを推奨しています。穴の方向は非常に重要で、解像度は、xy 軸に平行に印刷する場合に最高になる傾向があります。これは、穴の輪郭がフィラメントの同心円であるのに対し、レイヤー間に千鳥状のストップがあるためです。スルー ホールの精度を高めるために、Xometry は後処理中に穴をドリルで開けることがあります。

Holes in FDM parts

Design Tip 4:Text and Small Details

フィラメントの太さなどの特定の許容値を下回ると、多くの小さなフィーチャーが印刷プロセスで登録されないため、テキストや細部を FDM で印刷するのは非常に困難です。正しく登録するには、はみ出したテキストの推奨厚さは少なくとも 0.04 インチ (1 mm) を維持する必要があります。テキストの高さは少なくとも 0.04 インチ (1 mm) である必要がありますが、読みやすく予期せぬエラーを避けるためには 0.047 インチ – 0.06 インチ (1.2 – 1.5 mm) にすることをお勧めします。これにより、複数のフィラメント層を互いに積み重ねることができ、破損のリスクが軽減されます。カットアウトされたテキストも、適切に解決するためにこれらの許容値を保持する必要があります。必ず通常のテキスト フォントまたはより大きなテキスト フォントを使用してください。ただし、より凝縮したものや小さいものは避けてください。最良の結果を得るには、すべてのテキストも XY 平面と平行に配置する必要があります。そうすることで、複数のレイヤーをきれいに積み重ねることができ、文字や詳細が「潰れる」ことを避けることができます。

Text on an FDM CAD file

Design Tip 5:Tabs

タブは、特に大型部品の場合、FDM で破損する可能性が非常に高くなります。最初に行うことは、タブのサイズをできるだけ大きくすることです (サイズはアプリケーションとパーツ全体のサイズによって異なります)。

タブを XY 平面に平行に配向すると、タブの強度が向上し、破損のリスクが軽減されます。交換可能なタブ デザインを統合することは、FDM でタブを使用するもう 1 つの優れた方法です。これにより、タブを最適な方向で個別に印刷し、後処理でタブの方向に挿入できます。

FDM CAD ファイルのタブ

デザインのヒント 6:リブ

支持構造の強度を高めるためのフィレットに代わるもう 1 つの優れた方法は、リブを追加することです。これは、リブが構造にかかる力をより大きな表面積に分散させるためです。リブを作成するときは、肉厚のセクションに記載されている許容差に従って、リブが薄すぎて印刷中に破損したり位置合わせされたりしないようにすることが重要です。このため、各リブの内側に複数のフィラメント層を配置できるように、従うべき安全な最小リブ厚は 0.06 インチ (1.5 mm) です。

FDM CAD ファイル上のリブ

設計のヒント 7:傾斜角

FDM ではパーツがレイヤーごとに成長するため、フィーチャの傾斜が浅い場合、段差効果がより目立つようになります。

層ごとの成長の結果として目に見えるステッピング効果

デザインのヒント 8:ナイフエッジ

鋭角またはナイフエッジの特徴は、FDM の解像度限界に近づく可能性があり、その結果、予測不可能な物理的特性が発生します。これを克服する 1 つの方法は、フィーチャーをわずかに厚くすることです。

Knife edge features

デザインのヒント 9:インフィル

充填は、構築プロセス中に固体パーツに材料をどのように充填するかを説明します。 Xometry は、異なるプロパティを持つ 3 つのインフィル オプションを提供します。

超軽量: Xometry の超軽量インフィル パーツは、単一のクロスハッチ パターンで充填されています。これは最も軽量で安価な充填オプションです。

Joel Schadegg

こんにちは、私は Xometry のテクニカル コンテンツ ライターの Joel です。私の個人的な使命は、機械を動かし、部品を加工し、注文を確実に履行するという私の実践的な経験を活用することで、あなたのようなお客様が Xometry のエクスペリエンスを最大限に活用し、プロジェクトで成功を収められるよう支援することです。

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