3D モデルを印刷サービスに送信した後、「印刷に失敗しました」というメールが返ってきたことがある方なら、それがどれほどイライラするかご存知でしょう。信じてください、私もそこにいたことがあります。私が働いている 3D プリンティング モデル パーツ サプライヤーのチームが初期の頃、クライアントからファイルを受け取ったのは、画面上では見栄えがよくても、仕事全体を狂わせる小さな間違いがありました。長年にわたる調整プロセスを経て、私たちは乱雑なデザインをしっかりとした、すぐに印刷できるパーツに変える準備手順を確立しました。あなたが個人的なプロジェクトに取り組んでいる愛好家であっても、大量のコンポーネントを調達する企業であっても、これらの手順により、時間、お金、そして頭を悩ませる多くの労力を節約できます。
まず、基本的なことについて説明します。つまり、使用している印刷プロセスの種類を知ることです。準備は技術によって異なるためです。たとえば、非常に詳細な部品に樹脂 3D プリントを使用する場合は、硬質プラスチック部品に大規模なプロセスを使用する場合よりも、小さな形状に対してより注意を払う必要があります。レジンに最適なファイルを送ったクライアントが、レジンの層の高さの制限を理解していなかったためにエッジが壊れてしまったことがあります。そのため、最初に印刷方法を確認することは交渉の余地がありません。どのプロセスがニーズに適しているかわからない場合は、樹脂から FDM、金属に至るまで、各オプションを詳細に分類した 3D プリンティング モデル パーツに関するページがあり、さまざまなユースケースの例が示されています。
ステップ 1: すべてのメッシュ エラーを修正します。これは最も退屈ですが最も重要な部分であり、90% の人が間違える部分です。 Blender、SolidWorks、または使用するその他の設計ツールからモデルをエクスポートすると、メッシュ内に「非多様体エッジ」(2 つの面が重なっているか接続していないエッジ) または「穴」が簡単に発生します。メッシュに隙間がある場合、3D プリンターは中実のパーツと中空のパーツを区別できないため、印刷が乱雑になるか、ジョブの途中で停止してしまいます。これらをどのように確認しますか?ほとんどのスライサー ソフトウェア (PrusaSlicer、Cura、または社内で使用しているツールなど) には、数秒で問題にフラグを立てる「モデルのチェック」機能があります。カスタム ツールを使用している場合は、ほとんどのエラーを 1 回のクリックで修正できる MeshMixer のような無料のオンライン ツールがあります。ただし、必要な細かい部分を滑らかにする過剰修復に注意してください。先月、お客様から、1 つの歯に穴が開いた小さな歯車のモデルが送られてきました。 10 分で修正し、印刷されたパーツはプロトタイプとして完璧に機能しました。
ステップ 2: 適切な壁の厚さと充填物を設定します。これは、デザイナーと 3D プリントが実際にどのように機能するかの間で最大の断絶があると私が見ているところです。薄い壁 (樹脂の場合は 1.2 mm 未満、プラスチック部品の場合は 1.5 mm 未満) は、モデルが正常に見えても、印刷中に折れたり歪んだりすることがあります。構造部品を作成している場合、どこにでも固体プラスチックを使用する必要はありません。インフィル (パーツ内部のグリッドまたはハニカム) は、強度を損なうことなく、材料と印刷時間を削減します。装飾的な部品の場合は壁を薄くしても問題ありませんが、圧力を保持したり力を加える必要があるものについては、最小限にとどめてください。最近、樹脂で壁が 0.8 mm のカスタム電話スタンドを作ろうとしたクライアントがいました。誰かが初めて携帯電話をその上に置いたときに壊れました。壁を 1.5 mm、充填材を 20% のハニカムに調整すると、毎日の使用に十分な耐久性が得られました。 SLM を介して金属部品を扱う場合、壁の厚さは少なくとも 2 mm になるため、そのことにも留意してください。金属部品の特定の仕様を記載した SLM 3D プリント ステンレス鋼モデルのページがあります。
ステップ 3: 方向性がすべてです。パーツをプリント ベッド上のどこに配置するかによって、その品質が左右されます。ここでの樹脂プリントは特に注意が必要です。高くて薄いパーツを直立させた場合、層の接着によりプリント中にパーツが歪んだり倒れたりする可能性があります。 45 度傾けると重量が均等に分散され、過剰なサポート材の必要性が減ります (サポートが増えると後処理の作業が増え、誰にとっても面倒になります)。プラスチック部品の場合、方向は層のラインに影響します。滑らかな表面が必要な場合は、平らな面がベッドに対して垂直ではなく平行になるように部品を印刷します。私たちは常にクライアントに、好みの方向を指定してモデルを送信するようアドバイスしますが、よくわからない場合は、部品の目的に基づいてモデルを微調整します。これは、自社の業務を実際に理解しているサプライヤーと連携するメリットの 1 つです。当社は、送信されたものをただ印刷するだけではなく、追加料金を請求することなく、最良の結果が得られるように調整します。
ステップ 4: サポートとラフティング — 賢明に使用しますが、やりすぎないようにしてください。サポートは、オーバーハング (ベッドから 45 度以上突き出ているモデルの部分) を支える小さな構造で、垂れたり印刷が間違ったりしないようにします。ラフトは、パーツがベッドに密着し、反りを防ぐのに役立つ薄いベース層です。しかし、サポートが多すぎると、ヤスリで取り除く必要があり、パーツの表面に傷がつき、材料が無駄になる可能性があります。樹脂パーツの場合、サポートは小さくてもパーツを保持するのに十分な強度が必要です。通常、厚いサポートよりも折れやすい木のようなサポートを使用します。大きなプラスチック部品の場合、ベッド上の表面積が大きい場合はラフトが役立ちますが、小さな部品の場合はラフトを省略できます。ファイルを送信していただくと、簡単に削除できる最適化されたサポートが生成されるため、プロセスのその部分について心配する必要はありません。
ステップ 5: スケールと単位 — これは非常によくある間違いですが、修正するのは非常に簡単です。ヒンジが 10 cm であるはずのモデルが実際には 10 mm だった場合ほど最悪なことはありません。モデルが正しい単位であることを確認してください (ほとんどの設計ツールではメートル法またはインペリアル法を設定できますが、STL または STEP にエクスポートする場合は再確認してください)。プロトタイプ用にパーツをスケールする必要がある場合は、お知らせください。ジオメトリを台無しにすることなく、スライサーで正確に調整できます。かつて、実際の車のホイールのサイズに合わせたおもちゃの車のホイールのモデルを送ってくれたクライアントがいました。縮小するのに 5 分かかり、製品の発売に間に合うように印刷することができました。
ステップ 6: テスト印刷と後処理メモ。重要な部品 (クライアント用のプロトタイプや交換部品など) に取り組んでいる場合は、必ず最初に小さなテスト印刷を行ってください。全体を印刷する必要はありません。メッシュが良好で、フィーチャが適切なサイズであることを確認するために、最も複雑なパーツの一部だけを印刷します。また、部品の用途や特定の要件 (滑らかな表面、小さな隙間の許容差など) について、ファイルにメモを追加するか、注文を送信するときにメモを追加してください。クライアントから 3D プリントのケースにフィットする必要があるモデルを送ってもらったことがありますが、公差に注意しないと、プリントが少しきつすぎたり、緩すぎたりする可能性があります。樹脂パーツは洗浄や硬化などの後処理が重要ですが、すべて自社で行っておりますので安心です。プラスチック部品の場合、特定の仕上げ（マット、光沢、塗装）が必要な場合は、お知らせください。プロセスを調整できます。
ここで、専任のサプライヤーと協力することがなぜ役立つのかを説明しましょう。多くの人は、どの 3D プリント サービスでも使用できると考えていますが、大量の 3D プリント モデル パーツを調達する場合、一貫性が重要です。私たちは、プロセスが人間によるチェックを行わずに自動化されているため、クライアントが大規模な汎用サービスにアクセスし、すべてがわずかに異なる部品を入手するのを見てきました。当社では、印刷前にすべてのパーツを手動でチェックします。メッシュが良好であること、壁の厚さが適切であること、向きが最適であること、サポートが最小限であることを確認します。精密なプロジェクトに樹脂部品が必要な場合でも、機能的なプロトタイプにプラスチック部品が必要な場合でも、耐久性の高い用途に金属部品が必要な場合でも、当社には適切に対応する経験があります。弊社が扱う材料の詳細については、3D プリント プラスチック部品のページをご覧ください。また、製品をより早く市場に投入するための、迅速で信頼性の高いプロトタイプを提供する 3D プリント サービス ABS プラスチック ラピッド プロトタイプをご覧ください。
パーツの 3D プリントに慣れていない場合でも、最初の試行ですべてのステップを完璧にすることにストレスを感じる必要はありません。単純なモデルから始めて、次の手順を実行すれば、コツを掴むことができます。次の注文を発送する準備ができたら、私たちがお手伝いいたします。私たちは中小企業、新興企業、さらには個人の愛好家とも協力しているため、部品が 1 個必要な場合でも、1,000 個必要な場合でも、対応できます。当社の Web サイトにアクセスしてご連絡ください。プロジェクトについて教えてください。ファイルの準備から完成した部分まで、プロセスのあらゆる部分をご案内します。
3D プリントはアイデアを現実のものに変えることがすべてですが、準備が不十分だと素晴らしいアイデアがイライラする時間の無駄になってしまう可能性があります。以下の手順に従えば、希望通りにフィットし、機能し、見た目も正確に一致するパーツが得られます。小さな間違いによって次のプロジェクトが台無しにならないようにしてください。時間をかけてモデルを正しく準備すれば、結果がすべてを物語ります。
参考文献:
- プルーサ研究。 （2024年）。 「3D プリント用のメッシュ修復とモデルの準備ガイド」。 prusa3d.com から取得
- ASTMインターナショナル。 （2022年）。 「積層造形の標準ガイド - パート 1: 用語と標準テスト方法」。 astm.org から取得
- I. ギブソン、DW ローゼン、B. スタッカー (2021)。積層造形テクノロジー: 3D プリンティング、ラピッド プロトタイピング、およびダイレクト デジタル マニュファクチャリング (第 3 版)。スプリンガー。
