溶融積層造形（FDM）：メリット・デメリットと選択基準

公開日：2022年3月28日

元記事はfastradius.comで2022年3月28日に公開

溶融積層造形（FDM）は、フィラメントを溶かして押し出し、ビルドプラットフォーム上に層ごとに積み上げる代表的な積層造形技術です。プロセスが高度に自動化されているため、3Dプリントパートナーはデジタルファイルをスライスし、プリントベッドをキャリブレーションして、ジョブを開始するだけで済みます。

FDMはラピッドプロトタイピングに優れるだけでなく、医療機器製造、治具、自動車部品などにも用いられます。最も普及している3Dプリント手法であるため、プロジェクト採用前にその長所と短所を把握することが重要です。

FDMの利点

速度はFDMの主要なメリットです。パーツを数分〜数時間で造形でき、リードタイムを大幅に短縮し、設計イテレーションを加速します。また、大型造形に対応し、FDMプリンターのモジュール性により、サイズあたりのコストを低く抑えられます。

材料の柔軟性も魅力です。ABS、PETG、PLA、ナイロンなど多様なフィラメントを、豊富なカラーバリエーションで、樹脂系システムより安価に使用できます。

低解像度が最大の弱点です。層厚が厚いため微細なディテールの再現が難しく、造形パーツは通常粗い表面となり、ベーパースムージング、隙間埋め、エポキシコーティングなどの後処理が必要で、生産時間が延びます。

層ごとの積層により異方性が生じます。FDMパーツは層界面に沿った方向、特に層に平行な圧縮荷重に対して弱くなります。交互軸でのプリントで強度改善は可能ですが、FDMパーツの軽量性がある程度補っています。

オーバーハングにはサポート構造が必須で、HP Multi-Jet Fusionのようなサポート不要工法と比較して、材料使用量、プリント時間、後処理工数が増加します。

高解像度や滑らかな仕上げが求められるプロジェクトでは、ステレオリソグラフィ（SLA）が適している場合があります。SLAはレーザーで液体樹脂を硬化させ、より薄い層厚と優れた表面品質を実現しますが、一般的に造形ボリュームが小さく、材料コストが高くなります。

SLAプリンターは通常ビルドプレートが小さく、バッチサイズが制限されます。大型パーツや多数の小型アイテムには、FDMの方が実用的かつコスト効率に優れます。

小型コンポーネントではFDMとSLAの速度差は僅かです。大型パーツではノズル径と層厚を増やすことでFDMを高速化できますが、解像度が犠牲になり、インフィル削減で強度が低下する可能性があります。

SLAは医療試作に適した生体適合性樹脂を扱えますが、材料選択肢は数色に限られ、ほとんどのフィラメントより高価です。FDMフィラメントは色数が多く、安価で、単位材料あたりの歩留まりが高いです。

FDMの粗い層は目立つ段差を生みますが、SLAは25µmまでの解像度を達成でき、熱歪みを低減し、滑らかで寸法精度の高いパーツを生み出します。

設計に複雑なジオメトリ、有機的形状、厳しい公差が含まれる場合、SLAが通常より良い選択です。

FDMの安価さと速度は、概念実証モデルや大型・シンプルなプロトタイプに最適です。解像度と仕上げの限界を考慮し、プリント手法を選定してください。

SyBridge Technologiesのエンジニアリングチームは、お客様の用途へのFDM適合性評価、設計最適化、スライシングから最終パーツ納品までの全生産ワークフローをサポートします。

今すぐご連絡ください！

産業技術