スパースフィル vs ソリッドFDM部品：最適なビルド戦略の選び方

FDM 3Dプリンティング：スパースフィル vs ソリッドFDM部品の主なメリット

FDM®（溶解積層造形）は、オリジナルの3Dプリンティングプロセスの1つで、製造治具、ラピッドプロトタイピング、量産部品の生産に業界全体で利用されています。FDM 3Dプリンティング技術は、ABSやポリカーボネートのような強力なエンジニアリンググレードの熱可塑性樹脂で部品を構築します。ストラタシス・ダイレクトでは、FDM産業用3Dプリンターは、耐熱性や衝撃強度を必要とする高性能アプリケーションで航空宇宙と輸送会社に人気の選択肢です。

FDM 3Dプリンターのユニークな機能の1つは、部品形状のより厚いセクションを「スパースフィル」と呼ばれるもので埋めるビルドモードです。スパースフィルは、標準的な3Dプリント層の代わりに、足場のような構造でプラスチックが押し出されるときに起こります。これにより、3D部品のセクションがほぼ中空になりますが、強度と剛性を保持するために必要なサポートがあります。橋のケーブルや手すりの柱が隙間を持って全体構造に強度を加えるのを想像してください。

FDM部品で選択される充填スタイルは部品の内部に影響しますが、外観はソリッドフィル部品と同じように見え、同じように機能します。スパースフィル部品は、ソリッドフィル部品と同様に、サンディング、エポキシ、プライマー、塗装などの後処理で仕上げることができます。

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スパースフィルのメリット

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1. 重量削減

スパースフィルは部品に組み込まれる材料が少ないため、最終部品の重量が大幅に削減されます。軽量化が有益な部品を設計している場合、スパースフィルは強度を維持しながら軽量化を実現する簡単な方法です。

2. ビルド時間の短縮

3Dプリンターが各層で敷くプラスチックが少ないため、スパースフィルを利用する部品はビルドに時間がかかりません。3Dプリンティングの速度メリットに加えて、スパースフィルによる時間短縮は、部品をより速く納品することを意味します。

3. 部品コストの削減

さらに、スパースフィル部品の製造に使用される材料の削減とより速いプリント時間は、より安い全体的な部品コストに貢献します。ストラタシス・ダイレクトでは、ビルド時間と材料コストが部品あたりのコストに寄与する主な要因です。

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ソリッド内部充填を使用する場合

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ストラタシス・ダイレクトは、以下の場合にソリッド内部充填を使用することを推奨します：

1. 部品強度が重要な特徴である場合

スパースフィルをセクションで利用する部品も強度を保持しますが、ソリッドフィルは通常さらに強い部品を提供します。高衝撃に耐えるプロトタイプを機能テストする場合など、部品のより厚いセクションを標準的なソリッドフィルで埋めることを検討すべきです。

2. 部品が微細なディテールと薄壁で構成されている場合

ストラタシス・ダイレクトでは、設計の薄壁はデフォルトでソリッドで構築され、十分な厚さのセクションのみがスパースフィルになります。この推奨は通常層高さに依存し、0.2インチ〜0.6インチのデフォルト厚さを定義しています。ストラタシス・ダイレクトのエンジニアの助けを借りれば、より薄い厚さも可能です。

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スパースフィルを使用する場合

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ストラタシス・ダイレクトは、以下の場合にスパースフィルを使用することを推奨します：

1. 部品が軽量化の恩恵を受けられる場合

3Dプリンティングを利用する多くの企業は、金属やより重い材料から機械加工される設計の軽量代替を求めています。3Dプリンティングは、複雑な形状とスパース内部を提供することで軽量化を実現できます。

2. 部品が大きな内部を持つ場合

あなたの設計に充填が必要な内部機能がある場合、スパースフィルを活用するのは良いアイデアです。部品あたりのコストが削減されるだけでなく、部品がはるかに早く納品されます。また、何か大きなものを設計している場合、内部のプラスチックを減らして大幅に重量を削減できる可能性があります。

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BMWがテスト治具にスパースフィルを活用

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ドイツのレーゲンスブルクにあるBMW AG工場では、バンパーサポートの組み立てとテスト時に従来機械加工されたアルミニウム治具を使用していました。金属治具は作業者にとって不快で重く、各テストとバンパーサポートの取り付け時に手動で治具を保持していました。BMWは3Dプリンティングを使用してより最適化された治具をテストする機会を認識しました。

ABS-M30熱可塑性材料でFDMスパースフィルに切り替えることで、BMWは以前は生産コストが高すぎたよりカスタマイズされた治具を作成できました。新しい3Dプリント治具は、前の治具より72%軽量です。軽量治具は、組立作業者への負担がはるかに少ない改善された人間工学により、生産性と精度を向上させました。3Dプリンティングに切り替えることで、BMWは治具あたり58%のコスト削減と、リードタイム92%の高速化を実現しました。