HP Multi-Jet Fusion 設計ガイドライン:最適な部品のための専門家チェックリスト

2023 年 11 月 30 日に公開

元々は 2021 年 10 月 20 日に fastradius.com で公開されました

HP Multi-Jet Fusion (MJF) は、強度と仕上げにおいて射出成形部品に匹敵する高品質のナイロン部品を迅速に提供します。このチェックリストは、部品のパフォーマンスを最大化し、コストを削減し、生産を合理化するための実証済みのベストプラクティスを設計チームに提供します。

はじめに

マルチジェットフュージョンとは何ですか?

MJF は、比類のない設計の自由度と機械的特性を備えた機能的なナイロンのプロトタイプや大量生産部品を製造する、業界をリードする積層造形プロセスです。レーザーで粉末を融合する選択的レーザー焼結とは異なり、MJF ではインクジェットノズルを使用して、ナイロン粉末ベッド全体に融合剤とディテール剤を堆積します。連続的なスイープ動作により層ごとに熱が加えられるため、サポート構造を必要とせずに高速ビルドが可能になります。その結果、高価な工具を使用せずに、射出成形に匹敵する機械的性能を達成しながら、複雑な内部チャネルと同時プリントされたアセンブリを含めることができる部品が得られます。

製造容易性を考慮した設計により、最適な部品の品質、歩留まり、コスト効率が保証されます。このチェックリストを使用して、設計を MJF の機能に合わせて調整してください。

1. MJF は私のプロジェクトにとって適切なプロセスですか?

再設計する前に、MJF がすべての製品要件を満たしていることを検証します。

利用可能な材料は私の用途を満たしていますか?

MJF が提供する材料ポートフォリオは限られていますが、堅牢ですが、PA12 とそのガラスビーズのバリアントは、ほとんどの硬質プラスチックのニーズに対応します。 TPU は、柔軟なエラストマーオプションを提供します。仕様でこの範囲外の材料が必要な場合は、代替プロセスを検討してください。

私のパーツはビルドボリューム内に収まりますか?

Jet Fusion4200 のビルドエンベロープは 380×380×284mm です。大きなコンポーネントはサブアセンブリに分割し、接着剤または機械的ファスナーで結合できます。ダブテールジョイントなどの設計機能は、位置合わせと接着を促進します。

公差は許容範囲内ですか?

積層造形の許容誤差は狭くなっていますが、MJF の精度がアセンブリ要件と一致していることを確認してください。次の例は、確実な接着結合を目的として設計されたダブテールジョイントを示しています。

サブコンポーネントの接着に使用されるアリ溝ジョイントの例

2.材料の使用量を減らすことはできますか?

熱勾配は、特に長くて薄い部分や断面の急激な変化で反りを引き起こすことがよくあります。ポケット、シェル化、格子、またはトポロジーの最適化を通じて余分な材料を除去することで欠陥を軽減します。面取りまたはフィレットによる段階的な移行により、収縮のリスクがさらに軽減されます。

急激な断面変化により反る部品のサンプル DFM 変更。 (a) 格子状 (b) シェル状 (c) 面取り / 段階的な移行

3.私の特徴は最小しきい値サイズを超えていますか?

標準の壁厚は少なくとも 1.5 mm である必要があります。小さなフィーチャーは、スリット、エンボス加工、彫刻、またはシャフト直径を除き、1.5 mm 未満であってはなりません。これらは 0.5 mm に達する場合があります。テキストは少なくとも 6pt (約 2mm)、深さ 0.3mm である必要があります。ネジ山は M6 以上である必要があります。よりきつめのねじ山やより耐久性のあるねじ山を作成するには、ねじ山付きインサートを使用します。

印刷されたネジ山は M6 以上である必要があります。インサートは、より小さい、またはより堅牢なねじが必要な場合に使用できます。

4.組み立て公差を考慮しましたか?

アセンブリを同時印刷するには、慎重なクリアランス計画が必要です。公差に対応するには、嵌合面には通常 0.4 ～ 0.6 mm のクリアランスが必要です。複数のパーツを一緒に印刷する場合は、少なくとも 0.5 mm のクリアランスを確保してください。大きな断面や接触面積が多い場合はそれ以上のクリアランスを確保してください。

同時印刷された (a) ネジと (b) ボールフットの断面図。これらのデザインでは、接触表面積が大きくなるため、融着を防ぐためにより多くのクリアランスが必要になります。

5.私の部品設計は後処理用に最適化されていますか?

後処理が必要な場合は、効率的な粉末除去と表面仕上げを促進する設計になっていることを確認してください。

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通気または閉じ込められたボリュームがない。

パウダーケーキを避けるために、止まり穴よりも貫通穴を優先します。

タンブリングやビードブラストを容易にするために、鋭い内側の角にフィレットを追加します。

この形状の流路により、粉末を底部セクションから取り出すのが非常に困難になります。 HP Multi-Jet Fusion 設計ガイドライン:最適な部品のための専門家チェックリスト

鋭利な内側の角には粉末が固まりやすくなります。切り身を追加すると、粉抜けが大幅に改善されます。 HP Multi-Jet Fusion 設計ガイドライン:最適な部品のための専門家チェックリスト

止まり穴は、穴の入り口から噴射されたときに粉末が出る場所がないため、粉末を除去するのが困難です。穴を通過するか、逃げ道を追加することを検討してください。

6.部品コストを削減するあらゆる機会を捉えましたか?

戦略的な DFM 変更により、材料の無駄が削減され、構築の経済性が向上します。軽量化により、欠陥のリスクと材料コストが削減されます。ネスト可能性の最適化 (ドラフトの追加やパーツの位置変更) により、ビルドごとのパーツ数が最大化され、固定コストが分散されます。たとえば、抜き勾配を導入すると、1 つのビルドに 2 つの追加パーツを追加できます。

ネスト可能性を考慮して設計すると、ビルドに適合できるパーツの数が増加し、パーツあたりのコストが減少します。この例では、ドラフトを追加することで 2 つの追加パーツのパッキングが可能になります。

その他のコスト削減要素には、表面仕上げ、色、後処理が含まれます。 MJF パーツは本来グレーですが、最小限の労力で黒に染めることができます。より滑らかな仕上げが必要な場合は、サンディング、タンブリング、蒸気スムージングなどのオプションを利用できます。テクスチャリングにより、追加の処理手順を行わずに美しさを向上させることができます。