HPマルチジェットフュージョン設計ガイドライン：最適パーツのための専門家チェックリスト

2023年11月30日公開

元記事はfastradius.comで2021年10月20日公開

HPマルチジェットフュージョン（MJF）は、強度と仕上げで射出成形品に匹敵する高品質ナイロン部品を高速で提供します。このチェックリストは、設計チームに実証済みベストプラクティスを提供し、部品性能最大化、コスト削減、生産合理化を支援します。

はじめに

マルチジェットフュージョンとは？

MJFは、比類なき設計自由度と機械的特性で、機能的ナイロン試作と大量生産部品を生産する主要産業用添加製造プロセスです。選択的レーザー焼結がレーザーで粉末を融合するのに対し、MJFはインクジェットノズルで融着剤とディテーリング剤をナイロン粉末層に堆積。連続的な掃引動作で層ごとに熱を加え、サポート構造不要で高速ビルドを実現。結果として、複雑な内部チャネルや共焼きアセンブリを含みながら、高価な工具なしで射出成形並みの機械的性能を達成できます。

設計製造性（DFM）への準拠が最適な部品品質、歩留まり、コスト効率を保証。このチェックリストで設計をMJFの能力に合わせましょう。

1. MJFは私のプロジェクトに適したプロセスか？

再設計前に、MJFが全製品要件を満たすか検証：

利用可能な材料が用途を満たすか？

MJFは限定的だが堅牢な材料ポートフォリオを提供。PA12とそのガラスビーズ配合がほとんどの剛性プラスチックニーズをカバー。TPUが柔軟なエラストマー選択肢を提供。仕様がこの範囲外の材料を要求する場合は代替プロセスを検討。

部品がビルドボリュームに収まるか？

Jet Fusion 4200のビルドエンベロープは380×380×284mm。大型コンポーネントはサブアセンブリに分割し、接着剤や機械的ファスナーで接合可能。ダブテイルジョイントなどの設計機能が位置決めと接着を支援。

公差が許容範囲内か？

添加製造公差は縮小傾向にあるが、MJFの精度が組立要件と整合するか確認。以下の例は、安全な接着接合のために設計されたダブテイルジョイントを示す。

サブコンポーネント接着用ダブテイルジョイントの例

2. 材料使用量を削減できるか？

熱勾配は特に長い薄いセクションや急激な断面変化で反りを引き起こしやすい。ポケット、シェル、ラティス、トポロジー最適化で余分な材料を除去し欠陥を緩和。面取りやフィレットによる緩やかな移行でさらに収縮リスクを低減。

急激な断面変化で反りが生じる部品へのDFM変更例：(a) ラティス化 (b) シェル化 (c) 面取り/緩やかな移行

3. 機能が最小閾値サイズ以上か？

標準壁厚は最低1.5mm。小さな機能は1.5mm未満不可、ただしスリット、エンボス、彫刻、シャフト径は0.5mmまで可能。テキストは最小6pt（約2mm）で深さ0.3mm以上。ネジはM6以上。よりタイトまたは耐久性のあるネジが必要ならインサートを使用。

プリントネジはM6以上。より小さく、またはより堅牢なネジが必要な箇所ではインサートを使用。

4. アセンブリ公差を考慮したか？

共焼きアセンブリには慎重なクリアランス計画が必要。嵌合面には通常0.4-0.6mmクリアランスが必要。複数部品を同時にプリントする場合、最低0.5mmクリアランスを確保、大断面や高接触面積がある場合はさらに多めに。

共焼き(a)ネジと(b)ボールフットの断面図。接触面積が大きいため融着防止により多くのクリアランス必要。

5. 部品設計が後処理に最適化されているか？

後処理が必要な場合、効率的な粉末除去と表面仕上げを設計で容易にする：

1. ベントまたはトラップされたボリュームなし。
2. 盲穴より貫通穴を優先し、粉末ケーキを回避。
3. 鋭い内部コーナーにフィレットを追加し、タンブリングとビードブラストを容易に。

この形状の流路では底部セクションから粉末を出すのが非常に困難。 鋭い内部コーナーに粉末がケーキしやすい。フィレット追加で脱粉が大幅に容易に。 盲穴は脱粉が困難（穴入口からブラストしても粉末の出口がない）。貫通穴化またはエスケープチャネル追加を検討。

6. 部品コスト削減のあらゆる機会を捉えたか？

戦略的DFM変更で材料廃棄削減とビルドエコノミクス改善。軽量化で欠陥リスクと材料コスト低減。ネスタビリティ最適化（ドラフト角追加や部品再配置）でビルドあたり部品数最大化、固定費分散。例えばドラフト角導入で単一ビルドに2個追加可能に。

ネスタビリティ設計でビルドあたり部品数増加、単価低減。この例ではドラフト角追加で2個追加梱包可能に。

その他コスト削減要因：表面仕上げ、色、後処理。MJF部品は本質的にグレーだが、最小労力で黒染め可能。より滑らかな仕上げが必要ならサンディング、タンブリング、ベイパースムージング等のオプション。テクスチャリングで追加工程なしに美観向上。

DFMエキスパートとのスタート

DFM原則の遵守は、低運用コスト、早期課題検出、優れた部品品質に不可欠。このチェックリストは、生産前のMJF設計改善のための実践的フレームワークを提供します。

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