熱溶解積層モデリング:利点、欠点、およびいつ選択するか

2022 年 3 月 28 日に公開

元々は fastradius.com で公開されました 2022 年 3 月 28 日

溶融堆積モデリング (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堆積させる、最先端の積層造形技術です。このプロセスは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、プリントベッドを調整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ていますが、医療機器の製造、工具、自動車部品などにも使用されます。最も広く採用されている 3D プリント方法であるため、プロジェクトに取り組む前にその長所と短所を比較検討することが重要です。

溶融堆積モデリングの利点

FDM の主な利点は速度です。部品は数分から数時間で生産できるため、リードタイムが大幅に短縮され、設計の反復サイクルが短縮されます。このテクノロジーは大規模なビルドもサポートしており、FDM プリンタのモジュール式の性質により、サイズに対するコストの比率が低く抑えられます。

素材の柔軟性も魅力のひとつです。 FDM は、ABS、PETG、PLA、ナイロンなど、さまざまな色の幅広いフィラメントを受け入れ、多くの場合、樹脂ベースのシステムよりも低コストです。

解像度が低いことが主な欠点です。層の高さが厚いと、細部を捉えるのが難しくなり、完成した部品の表面は通常粗くなり、蒸気平滑化、隙間充填、エポキシコーティングなどの後処理が必要になり、これらの手順により製造時間が長くなります。

層ごとの堆積でも異方性が生じます。 FDM 部品は、特に層に平行な圧縮荷重下では、層の境界面に沿って弱くなります。交互軸に印刷すると強度が向上しますが、多くの場合、FDM パーツの軽量な性質により、機械的性能の多少の低下は補われます。

HP Multi-Jet Fusion のようなサポートのない方法と比較して、オーバーハングの原因となるサポート構造は必須であり、材料の使用量、印刷時間、後処理の労力が増加します。

高解像度や滑らかな仕上がりが要求されるプロジェクトの場合は、ステレオリソグラフィー (SLA) が適している場合があります。 SLA は液体樹脂をレーザーで硬化し、より微細な層の高さと優れた表面品質を実現しますが、通常は造形体積が小さくなり、材料コストが高くなります。

SLA プリンタは通常、ビルドプレートが小さいため、バッチサイズが制限されます。大きな部品や複数の小物の場合、FDM はより実用的でコスト効率の高いソリューションを提供します。

小さなコンポーネントを印刷する場合、FDM と SLA の速度の差は最小限です。大きな部品の場合、ノズル直径と層の高さを増やすと FDM 印刷が高速化されますが、充填物が減れば解像度と潜在的な強度が犠牲になります。

SLA は医療プロトタイプに最適な生体適合性樹脂をサポートしていますが、材料の選択肢は数色に限られており、ほとんどのフィラメントよりも高価です。 FDM フィラメントは、色数が多く、コストが安く、材料単位あたりの歩留まりが高くなります。

FDM の粗い層は目に見える隆起を生成しますが、SLA は 25µm もの微細な解像度を達成できるため、熱歪みが軽減され、より滑らかで寸法的に正確な部品が得られます。

デザインに複雑なジオメトリや有機的な形状が含まれている場合、または厳しい公差が必要な場合は、通常は SLA がより良い選択です。

FDM は手頃な価格とスピードにより、概念実証モデルや大規模で単純なプロトタイプに最適です。印刷方法を選択するときは、解像度と仕上がりの制限を考慮する必要があります。

SyBridge Technologies のエンジニアリングチームは、アプリケーションに対する FDM の適合性の評価、設計の最適化、スライスから最終部品の納品までの生産ワークフロー全体の監督を支援します。

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