3D プリントの初心者ガイド—FDM の始め方
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【導入】
溶融堆積モデリング (FDM) は、ノズルから材料を押し出し、結合して 3D オブジェクトを作成する積層造形の材料押し出し法です。 FDM は一般に、3D プリントの最も単純な方法であると考えられており、使いやすさ、効率性が高く、広く普及しています。現在、樹脂 3D プリンティングよりも簡単で、SLS などの粉末ベースの方法よりもはるかに安価な FDM プリンターが 3D プリンティング市場を独占しています。 QIDI Max3、Plus3、Smart3 は高速 FDM 3D プリンタです。 3D プリンティングの初心者ユーザーが FDM プリンティング プロセスに慣れ、QIDI の新しい高速 FDM 3D プリンタをより良く使用できるようにするために、同社はこの初心者向けガイドを作成しました。
【応用分野】
3D プリントには非常に幅広い応用シナリオがあります。現在、製品のプロトタイプ作成や製造をより迅速に行うために 3D プリントに依存する企業がますます増えており、製品開発、研究、教育などのあらゆる分野に大きな影響を与え始めています。
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消費財産業
ビジネスチェーンにおける 3D プリンティングの価値は計り知れないため、多くの企業や小売業者は 3D プリンティングを使用して製品をより迅速にカスタマイズおよび設計し、絶えず変化する消費者市場に対応しています。生産の迅速性を利用して、製品を迅速に市場に投入することもできます。これには、靴、家具、宝石などが含まれますが、これらに限定されません。
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医療産業
柔軟な製造とイノベーションの急速な進歩により、3D プリンティングは現在、インプラントの設計、手術の計画とトレーニング、補綴物などの医療目的で広く導入されています。この場合、3D プリンティングは放射線治療の分野で使用され、ビーム範囲変調、3D 原体放射線治療 (3D CRT)、または近接照射療法アプリケーション用のカスタム デバイスを作成するために使用されます。
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自動車産業
自動車業界では、3D プリントは、少量部品の比較的単純なプロトタイプのプリントから始まり、特殊部品のカスタマイズ、さらには車全体の 3D プリントまで進化してきました。小規模なモデルは、組み立てプロセスの前に縮尺どおりに印刷される場合があります。このテクノロジーは、プロトタイプを迅速に作成し、製造コストと時間を削減することで、業界にも役立ちます。
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航空宇宙
航空宇宙産業では、潜在的な部品の開発と製造に 3D プリンティングを使用すると、より軽量でより強力な部品が得られ、製造時間を 70% 削減し、コストを 80% 削減できます。さらに、3D プリンティングは金属廃棄物を最大 95% 削減することで環境に貢献します。
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歯科用途
研究によると、3D プリントされた歯科用途の市場は大幅に成長すると予想されています。歯科用 3D プリンティングのアプリケーションには、クラウン、ブレース、ブリッジ モデル、リテーナー、さらには歯科矯正モデルの作成も含まれます。
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建築
理想的には、3D プリントで建物のスケール モデルを迅速に作成でき、これらの物理モデルは、コンピューターによって画面上にレンダリングされるモデルよりもはるかに人気があります。さらに、3D プリントでは、スペインのマドリッドで 3D プリントされた最初の歩道橋など、建物や都市構造全体を作成することもできます。
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考古学と美術修復
博物館や考古学向けの 3D プリントは、研究者が研究するために遺物の正確なコピーを複製するのに役立ちます。古代の遺物は輸送中に破損したり損傷したりするリスクが高いため、この技術は博物館で広く使用されています。スキャンと 3D プリントにより、アーティファクトを修復できます。
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法医学
法医学の分野では、3D プリントの使用により、頭蓋骨や靴跡などを瞬時に印刷することで、未解決事件の解決に画期的な進歩が見られます。
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映画産業
映画業界では、映画ラボや企業がメイクアップの準備やキャラクター作成のための特殊効果に 3D プリントを広く使用するようになりました。これにより、プロセスのコストが大幅に削減されるだけでなく、使用される材料の無駄も削減されます。
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教育
教育における 3D プリンティング技術の応用例は無数にあります。一部の上級学校では、理論的な教科書の知識が、経験的なプロジェクトベースの学習に置き換えられています。学生は 3D プリンティング技術を利用して自分のアイデアを実現し、社会に貢献できるプロジェクトを完成させることができます。
【メインコンポーネント】
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制御インターフェース
最新の 3D プリンタの中には、情報を表示してマシンを制御するための制御インターフェイスが装備されているものもあります。初心者ユーザーは、そこからプリンター情報を取得したり、プリンターの印刷の進行状況を知ることができます。 QIDI の 3D プリンタには、情報が豊富なタッチスクリーンが装備されており、デバッグ ガイド、基本情報、オプション設定などが表示されるほか、印刷ファイルをアップロードした後にモデルのプレビュー画像が表示されます。
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プラットフォームの構築
ビルド プラットフォームは本質的に、部品が製造される表面です。通常、ビルド プラットフォームにはパーツをより簡単に接着できるようにするヒート ベッドが含まれています。 QIDI Max3 および Plus3 は、同等のプリンターよりも大きなビルド プラットフォームを備えており、ビルド ボリュームは最大 325*325*315mm³ および 280*280*270mm³ です。ビルド ボリュームの詳細については、公式ブログ「 QIDI Huge Build Volume」を参照してください。
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プリントヘッド
プリンタには 1 つ以上のプリント ヘッドが搭載されており、通常は押出機とホット エンドが含まれています。エクストルーダーは、プリントヘッドを通してフィラメントを引っ張ったり押したりする役割を担うコンポーネントです。ホットエンドにはヒーターとノズルが含まれており、前者はフィラメントを加熱して後者からフィラメントを押し出します。
【フィラメント】
FDM 3D プリンタは、部品の製造に使用される材料としてフィラメントを使用します。これらのフィラメントは基本的に特別に設計された熱可塑性プラスチックであり、溶融および冷却が可能でありながら構造的完全性を維持します。通常、フィラメントには 2 つの異なる直径があります: 1.75 mm と 3 mm (または 2.85 mm)。直径に加えて、フィラメントにはさまざまなスプール サイズもあります。市場をざっと見てみると、最も一般的なサイズは 500 グラム、750 グラム、1 キログラム、2 キログラム、3 キログラムであることがわかります。
最も一般的なタイプのフィラメントは PLA と ABS で、安定していて安価で、多くの愛好家の間で人気があります。 ABS-GF25、PET-CF など、より優れた機械的特性を備え、より厳しい条件に適応できる高性能フィラメントもいくつかあります。フィラメントを高速プリンターのニーズにより適合させるために、QIDI はフィラメントを改良およびアップグレードしました。 QIDI 新しいフィラメントの詳細については、公式 Web サイトのブログ「QIDI New Filaments」を参照してください。動作温度、印刷速度など、フィラメントに関する詳細情報が必要な場合は、 QIDI のフィラメント ガイドを参照してください。
【手順】
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モデルの設計または取得
部品を 3D プリントしたい場合は、その部品の 3D モデルが必要です。 3D モデルは、CAD (Computer Aided Design) ソフトウェアなどの 3D モデリング ソフトウェアを使用して作成されます。一般的な 3D モデリング プログラムの例をいくつか示します。
- Fusion 360 （非商用CADなら無料）
- SolidWorks （有償CAD）
- Blender （自由曲面・有機モデラー）
初心者向けには、経験がなくてもほぼ誰でも使用できるプログラムである Tinkercad など、よりシンプルな CAD ソフトウェア オプションがあります。
ただし、ほとんどの 3D プリント初心者は、そのようなソフトウェアを使用するのに必要なスキルを持っていません。この場合、他の解決策もありますので、ご安心ください。近年、3D プリンターを使用する人が増えるにつれて、3D モデルのリポジトリとして多くの Web サイトが登場しました。ここでは、モデルを無料でダウンロードできる最も人気のある 4 つの Web サイトを厳選しました: Thingiverse、Cults、Printables、Thangsです。 Web サイトの説明と比較については、公式ブログ「 2023 年のベスト 3D モデル Web サイト」を参照してください。
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モデルの準備
3D 設計ソフトウェアでモデルが完成しても、モデルを機械命令スクリプトに変換するスライス ソフトウェアという特別なソフトウェアを使用してモデルを準備する必要があります。 3D モデルをスライス ソフトウェアにインポートした後、印刷速度と温度、壁の厚さ、充填率、層の高さなど、多くの重要なパラメーターを調整できます。結果のファイルは、3D プリンターの言語である G コードで構成されます。 CNC マシンは、基本的に 3D プリンターがモデルを構築するために従う長い命令列です。
QIDI は新しいスライシング ソフトウェア QIDI Slicer をリリースしました。これは Prusa Research の PrusaSlicer 設計に基づいており、非常に完全な機能を備えています。詳細な紹介とガイドについては、 QIDI の公式スライシング ソフトウェア ガイドを参照してください。
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サポート
スライス ソフトウェアの主な機能の 1 つは、モデルを分析し、サポート マテリアルを生成するかどうかを決定することです。特に、オーバーハングが激しい部品にはサポートが必要です。スライシング ソフトウェアを使用すると、サポートを配置する場所と密度を選択できます。また、一部のスライシング ソフトウェアでは、取り外しが簡単またはより安定するさまざまなタイプのサポート構造を選択することもできます。
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インフィル
インフィルはパーツ内部の充填物で、パーツの強度、重量、印刷時間に重要な役割を果たします。スライスソフトウェアを使用して、インフィルパターンと密度を調整できます。充填密度は、プリント内部の充填の程度であり、パーセンテージとして定義されます。充填率 0% のプリントは中空ですが、充填率 100% のプリントは完全に固体であることを意味します。ほとんどの標準的なプリントでは、15 ～ 50% の塗りつぶし密度が推奨されます。パーツを強化する必要がある場合は、充填材を増やしてみてください。充填密度が高くなると、より多くのフィラメントが必要となり、印刷時間が長くなることにご注意ください。
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モデルファイルのアップロード
モデル ファイルをアップロードするには、一般にプリンターには無線送信と USB 送信の 2 つの方法があります。 3D モデルの画像を 3D 印刷形式に変換し、コンピューターをプリンターに接続した後にファイルをアップロードするか、USB ポート経由でファイルを直接アップロードする必要があります。アップロードが完了したら印刷を開始します。
【トラブルシューティングのヒント】
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反り
これは通常、蒸着された材料が冷えて（わずかに）収縮し、下層を引っ張って印刷プラットフォームのボードから剥がれさせるときに発生します。 -
ストリングを張る
モデルの過剰な弦は、チューニング、温度、リトラクション設定が正しくないことが原因で発生する可能性があります。 -
ノズル詰まり
プリントヘッドから異音が聞こえ、ノズルからフィラメントが押し出されていない (または押し出しが弱い) 場合は、ノズルが詰まっている可能性があります。これは、フィラメントの品質の低下、温度調節の不十分さ、またはフィラメントの種類によって引き起こされる可能性があります。 -
レイヤーシフト
これは、Z 軸のわずかなぐらつきや過剰な印刷速度が原因で発生する可能性があります。 -
アンダーエクストルージョン
押出し不足は、印刷プロセス中に十分なフィラメントが押し出されない場合に発生します。プリントの層の間に隙間があるのを見ると、これが起こっていることがわかります。 -
過剰押し出し
過剰な押し出しは逆の問題であり、フィラメントが過剰に絞り出されます。これにより、層が落ちたり、ニキビが発生したり、全体的に悪い結果が得られる可能性があります。
より一般的なトラブルシューティングと修復のヒントについては、 QIDI の公式トラブルシューティングを参照してください。
【清潔に保つ】
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プラットフォームの清掃
プラットフォームをきれいにするには、最初にスクレーパーでホットベッド上に残っているフィラメントをかき出し、次に糸くずの出ないフランネルで優しく拭きます。
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ノズルカス洗浄_ _ _
フィラメントに応じてノズルを適切な温度に予熱し、内部の廃フィラメントをピンセットでゆっくりと引き抜くか、ノズルを取り外して徹底的に洗浄します。
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その他
3D プリンターのシャーシの下にあるゴミを整理し、オイルが不足している部品に十分に潤滑し、モーター、フィラメント、その他のコンポーネントの上部にあるオイルをきれいな布で拭きます。
【おすすめ】
初心者、または安価で高性能な FDM 3D プリンタを探している場合は、QIDI Plus3およびSmart3が最適です。安価でありながら非常に強力で高性能なため、3D プリントの優れた初めての体験が得られるでしょう。
3D プリンティングにさらに意欲的で、より大きな予算がある場合は、QIDI Max3 を必ずご検討ください。QIDI Max3には、大きなビルド ボリューム、優れたプリント パフォーマンス、幅広いサイズのモデル プリントをサポートする温度制御チャンバーが備わっています。フィラメント。
3D プリンティングを専門とする人、または店舗用に新しいマシンが必要な人にとって、QIDI Max3 は優れた信頼性と多用途性を提供します。最大 350 °C のノズル温度と密閉された温度制御チャンバーにより、印刷ニーズの大部分を満たします。
目標や予算が何であれ、必ずあなたに合ったマシンが見つかります。 FDM 印刷の世界へようこそ!
【 QIDIと接続する】
QIDI での素晴らしい経験があり、それを共有したいと思いますか? chloe@qd3dprinter.comまでご連絡ください。お返事おまちしております。
QIDI プリンターとサービスの詳細については、当社の Web サイトを参照するか、3D プリンティングの専門家 ( karl@qd3dprinter.com ) によるデモの予約をしてください。
QIDI 3D プリンターの使用中に問題が発生した場合は、 QIDI アフターサービスにお問い合わせください。私たちはあなたのために誠実かつ忍耐強く問題を解決します。