Q2
3D印刷の初心者向けガイド - FDMから始める方法
導入
熱溶解積層法（FDM）は、ノズルから材料を押し出し、それらを結合させて3Dオブジェクトを作成する積層造形法です。FDMは一般的に3Dプリントの中で最もシンプルな方法と考えられており、使いやすさ、効率性、そして幅広い普及率を誇ります。現在、樹脂3Dプリントよりもシンプルで、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プリント市場を席巻しています。
応用分野
3Dプリンティングの応用範囲は非常に広く、今日ではますます多くの企業が試作や製品の生産を迅速化するために3Dプリンティングを活用しており、製品開発、研究、教育などあらゆる分野に大きな影響を与え始めています。
消費財業界
ビジネスチェーンにおける3Dプリントの計り知れない価値により、多くの企業や小売業者が3Dプリントを活用して製品のカスタマイズや設計を迅速化し、常に変化する消費者市場に対応しています。 生産能力だけでなく、市場投入までの期間も短縮できます。これには、靴、家具、宝飾品などが含まれますが、これらに限定されません。
医療業界
フレキシブル製造とイノベーションの急速な進歩により、3D プリントは現在、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 プリント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)、または密封小線源治療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。
自動車産業
自動車業界では、3Dプリンティングは、比較的単純な少量生産部品の試作品を印刷することから始まり、特殊部品のカスタマイズ、さらには車全体の3Dプリンティングへと進化してきました。組み立て工程の前に、小規模なモデルを実際のスケールに合わせて印刷することもあります。 この技術は、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、業界にも貢献します。
航空宇宙
航空宇宙産業では、3Dプリンティングを活用して部品の開発・製造を行うことで、より軽量で強度の高い部品の開発が可能になり、製造時間を70%、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も貢献します。
歯科用途
研究 3Dプリント歯科用アプリケーションの市場は大幅に成長すると予想されています。歯科用3Dプリント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、さらには歯列矯正用モデルの作成が含まれます。
建築
理想的には、3D プリントにより建物のスケールモデルを迅速に作成することができ、これらの物理モデルは、コンピューターの画面上で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、スペインのマドリードで 3D プリントされた最初の歩道橋のように、建物や都市構造全体を作成することも可能です。
考古学と美術修復
博物館や考古学における 3D プリントは、研究者が研究するための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利用されています。スキャンと3Dプリントによって、遺物の修復が可能になります。
法医学
法医学の分野では、3D プリントの使用により、頭蓋骨や靴の跡などを瞬時に印刷することで、未解決事件のファイル解決に画期的な進歩をもたらしています。
映画産業
映画業界では、映画ラボや企業が、キャラクターを作成するためのメイクアップの準備や特殊効果に 3D プリントを幅広く使用しており、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。
教育
教育における3Dプリント技術の応用は無数にあります。一部の先進的な学校では、教科書的な理論的な知識が、体験型のプロジェクトベースの学習に置き換えられつつあります。生徒たちは3Dプリント技術を活用して、自ら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。
主なコンポーネント
制御インターフェース
現代の 3Dプリンター 情報の表示と機器の操作のための制御インターフェースを備えています。初心者でも、プリンターの情報を取得したり、印刷の進行状況を確認したりできます。
プラットフォームを構築する
ビルドプラットフォームとは、基本的にパーツを製造するための表面のことです。ビルドプラットフォームには通常、パーツをより簡単に接着できるようにヒートベッドが備え付けられています。
プリントヘッド
プリンターには1つまたは複数のプリントヘッドが搭載されており、通常はエクストルーダーとホットエンドで構成されています。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き出し、押し出す役割を担っています。ホットエンドにはヒーターとノズルが搭載されており、ヒーターはフィラメントを加熱してノズルから押し出します。
フィラメント
FDM 3Dプリンター 部品の製造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、本質的には溶融可能な特殊設計された熱可塑性プラスチックです。 冷却 構造的な完全性は維持されます。フィラメントは通常、1.75mmと3mm（または2.85mm）の2種類の直径で提供されます。直径に加えて、フィラメントは異なるスプールに巻き付けられます。 サイズ。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。
最も一般的なフィラメントはPLAとABSで、これらは安定しており、 安価で、多くの愛好家に人気があります。ABS-GF25、PET-CFなど、より優れた機械的特性を持ち、より厳しい条件にも適応できる高性能フィラメントも存在します。フィラメントを高速プリンターのニーズにさらに適応させるために、
手順
モデルの設計または取得
部品を3Dプリントするには、その部品の3Dモデルが必要です。3Dモデルは、CAD（コンピュータ支援設計）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。以下に、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。
- フュージョン360（非商用利用は無料CAD）
- ソリッドワークス（有料CAD）
- ブレンダー（自由表面・有機モデラー）
初心者向けには、Tinkercad などのよりシンプルな CAD ソフトウェア オプションがあります。これは、事前の経験がなくてもほとんど誰でも使用できるプログラムです。
しかし、3Dプリント初心者の多くは、そのようなソフトウェアを使いこなすスキルを持っていません。そんな場合でも、心配はいりません。他に解決策があります。近年、3Dプリンターの利用者が増えるにつれ、3Dモデルのリポジトリとして多くのウェブサイトが登場しています。ここでは、モデルを無料でダウンロードできる人気のウェブサイトを4つ厳選しました。 Thingiverse、カルト、プリンタブル、そしてThangsウェブサイトの説明と比較については、公式ブログをご覧ください。 2023年のベスト3Dモデルウェブサイト。
モデルの準備
3Dデザインでモデルが完成したら ソフトウェアただし、モデルを機械命令スクリプトに変換する特別なソフトウェア、つまりスライスソフトウェアを使用して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すると、印刷速度や温度、壁の厚さ、充填率、積層高さなど、多くの重要なパラメータを調整できます。生成されたファイルは、3DプリンターとCNCマシンの言語であるGコードで構成されており、基本的には3Dプリンターがモデルを造形するために使用する長い命令列です。
サポート
スライスソフトウェアの主な機能の一つは、モデルを分析し、サポート材を生成する必要があるかどうかを判断することです。特に、オーバーハングの大きいパーツにはサポート材が必要です。スライスソフトウェアでは、サポート材を配置する場所と密度を選択できます。また、一部のスライスソフトウェアでは、取り外しやすさや安定性など、異なる種類のサポート構造を選択することもできます。
インフィル
充填とはパーツ内部の充填のことで、パーツの強度、重量、そしてプリント時間に大きな影響を与えます。スライスソフトウェアを使用して、充填パターンと密度を調整できます。充填密度とは、プリント内部の充填度合いをパーセンテージで表したものです。充填率が0%のプリントは中空で、充填率が100%のプリントは完全に中実です。ほとんどの標準的なプリントでは、充填密度は15～50%が推奨されます。パーツの強度を高める必要がある場合は、充填率を上げてみてください。充填密度を高くすると、より多くのフィラメントが必要になり、プリント時間も長くなることに注意してください。
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、一般的にプリンターにワイヤレス転送とUSB転送の2つの方法があります。3Dモデル画像を3Dプリント形式に変換し、パソコンをプリンターに接続してファイルをアップロードするか、USBポートから直接ファイルを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、印刷を開始してください。
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、堆積された材料が冷えて（わずかに）収縮し、下の層を引っ張って、印刷プラットフォーム ボードから剥がれるときに発生します。 -
ストリング
モデルに過剰な糸が張る問題は、不適切なチューニング、温度、または引き込み設定によって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が悪い、温度調整が不十分、またはフィラメントの種類が間違っていることが原因である可能性があります。 -
レイヤーシフト
これは、Z 軸のわずかな揺れ、または印刷速度が速すぎることが原因で発生することがあります。 -
押し出し不足
押し出し不足は、印刷プロセス中に押し出されるフィラメントが不足しているときに発生します。印刷物に層間に隙間が見られる場合、この現象が発生していることがわかります。 -
過剰押し出し
オーバーエクストルージョンは逆の問題で、フィラメントが押し出されすぎます。これにより、層落ちや吹き出物が発生し、全体的な仕上がりが悪くな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、以下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清掃するには、まずスクレーパーを使用してホットベッドに残っているフィラメントを取り除き、次に糸くずの出ないフランネルで軽く拭きます。
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ノズル R残留物 C傾く
フィラメントに応じて適切な温度にノズルを予熱し、不要なフィラメントをゆっくりと引き出します。 ピンセットで内部を掃除するか、ノズルを取り外して徹底的に掃除してください。
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その他
3D プリンターのシャーシの下のゴミを片付け、オイルが不足している部分に十分に潤滑油を塗り、モーター、フィラメント、その他のコンポーネントの上のオイルをきれいな布で拭き取ります。
推奨事項
初心者の方、または安価で高性能なFDM 3Dプリンターをお探しの方は、
3Dプリントにもっと意欲的で、予算に余裕があるなら、ぜひ検討すべきです。
3Dプリントを専門とする方や、店舗に新しいマシンが必要な方は、
あなたの目標や予算が何であれ、あなたにぴったりのマシンが必ず見つかります。 FDM 印刷の世界へようこそ!
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