3Dプリントの許容誤差を改善する方法

3Dプリンティングの公差は、正確で機能的な部品を得るために非常に重要です。これらは、印刷されたオブジェクトがデジタルデザインにどれだけ合致しているかの尺度です。このガイドでは、公差とは何か、そして3Dプリンティングにおけるその重要性について説明します。

「寸法精度」の基本と、非常に詳細なモデルや機能的なプロトタイプを作成する場合でも、印刷結果を改善するための「いくつかの実用的なヒント」を説明します。公差の問題を理解することで、優れた3Dプリントをより良く作成できるようになります。印刷精度を高め、基本的なフィッティングの問題を克服して、優れた3Dプリントモデルを作成する方法を学びます。

3Dプリンティング公差とは？

3Dプリンティング公差とは、デジタルモデルと実際の3Dプリントモデルとの差における許容範囲を指します。言い換えれば、印刷された部品が元となる設計から許容される範囲を超える「最大偏差」のことです。このような偏差は、3Dプリンターが製造プロセスで使用される他のツールと同様に、決して理想的ではないために生じる可能性があります。

印刷物が元の設計にどれだけ近いかに影響を与えるいくつかの要因：

• プリンターの種類：すべての3Dプリンティング技術が同じ詳細度を提供するわけではありません。

  例えば、レジンプリンター (SLA) は、プラスチックフィラメントプリンター (FDM) よりも、はるかに精密な部品を印刷することがよくあります。

• 材料の選択：使用するプラスチックやレジンの種類が重要です。

  一部の材料は、冷却または硬化する際に他の材料よりも収縮し、印刷物の最終的なサイズが変わります。

• 設計の複雑さ：微細なディテールを持つ複雑な設計は、印刷時に不規則になる可能性が高くなります。

  そのため、これらの印刷物は実際の設計とはかなり異なる場合があります。

• プリンターのセットアップ：適切に調整されたプリンターは常に優れた性能を発揮します。定期的なクリーニングと適切なキャリブレーションにより、非常に正確な印刷出力が得られます。

公差を適切に調整するのは、バランスの取れた作業です。きつすぎると部品が組み立てられないか、正しく機能しない可能性があります。緩すぎると、印刷物が正確でなくなったり、品質が低下したりします。あなたとあなたの特定のプロジェクトに合った最適なポイントを見つける必要があります。

3Dプリンティングで公差が重要な理由

「3Dプリンティングにおいて公差は重要」です。なぜなら、設計に従って製造する際に、部品がどれだけうまく結合するかを教えてくれるからです。適切な公差は、すべてが正しくフィットし、正しく機能し、正しく見えることを保証します。公差が不十分だと、不良品、材料の無駄、または誤作動する部品につながる可能性があります。

1. 正しい寸法を得る

私たちは「3Dプリンティングにおける精度」と「正確性」のために働いています。正確性とは、印刷されたオブジェクトが意図されたサイズにどれだけ似ているかということです。精度は、多数の印刷を通じて結果を達成することです。正確で精密なプリンターは、設計寸法に近い部品を作成し、印刷ごとに一貫した結果を生み出すことができます。これら2つの要素は、高品質な3Dプリントアイテムを製造する上で重要です。

2. 時間とコストの節約

プリンターの公差を理解することで、「失敗する可能性のある印刷物で材料を無駄にしない」ことができます。また、「品質の現実的な基準を設定し」、「印刷後の修正を最小限に抑える」ことで時間を節約できます。無駄を減らし、より経済的で効率的なプロセスでより良い結果を得ることができます。

3. 機能する部品の作成

公差は、「特定の機能をするように設計された機能部品を印刷する場合」に重要になります。例えば、スナップフィット部品は正確に測定する必要があり、ネジのねじ山は適切なサイズでなければならず、歯車のような可動部品は正しく機能するためにある程度のクリアランスが必要です。適切な公差がなければ、これらの部品は期待通りに機能せず、最悪の場合、プロジェクトを完了できないか、多大な手直しが必要になる可能性があります。

4. 印刷物の外観の改善

公差は、「印刷物の視覚的魅力」にも影響を与えます。シャープなエッジとコーナー、滑らかな表面、より鮮明なディテールは、多くの場合、公差の改善の結果です。これらの要素により、3Dプリントされたアイテムはより洗練された魅力的な外観になります。洗練された完成品は、粗いプロトタイプとは、適切な公差を持つことで区別できます。

3Dプリンターの公差をテストする方法

3Dプリンターの可能性を完全に理解し、印刷品質を向上させるには、その公差をテストする必要があります。

1. キャリブレーションモデルを印刷する

まず、「プリンターの機能のいくつかの領域を評価することを目的としたキャリブレーションモデルを印刷」します。これらのモデルには、多くの場合、小さな穴、薄い壁、正確な幾何学的形状が含まれています。XYZキャリブレーションキューブ、3D Benchy、および特定の公差テストのためにオンラインで利用可能なモデルが人気のある選択肢です。比較点とするために、このモデルをデフォルト設定で印刷します。

2. 印刷物を正確に測定する

印刷後、「精密測定器でキャリブレーションモデルを評価」します。この種の作業には、デジタルキャリパーが最適です。ミリメートル単位で正確な測定値を提供します。印刷物の重要な特徴を測定し、デジタルモデルの目的の寸法と一致させます。繰り返し発生する不規則性を発見するために、穴、隙間、全体的な測定値に細心の注意を払います。

3. さまざまな設定と材料を試す

公差にどのように影響するかを観察するために、「さまざまな印刷パラメーターと材料を試してください」。特定のモデルと材料に応じて、押し出し幅、印刷速度、層の高さなどを変更します。さまざまな充填密度とパターンを試します。最小層時間や外壁速度など、寸法の精度に影響を与える可能性のあるパラメーターに注意を払います。これらの変更の影響を監視するために、すべてのテスト印刷について詳細なメモを取ります。

4. 難しい特徴を確認する

オーバーハングやサポートが必要な場所など、「より難しい特徴でプリンターがどれだけうまく機能するかを調べます」。これらの特徴をテストするために特別に作成されたモデルを印刷します。オーバーハングの沈み込みや、サポートが取り除かれた不均一な領域に注意してください。これらのテストは、プリンターの能力と、最適な結果を得るために設計変更が必要になる可能性がある領域を特定するのに役立ちます。

5. 繰り返しによる一貫性の確保

一貫した結果が得られることを確認するために、「公差テストを複数回実行」します。同じ設定でキャリブレーションモデルを何度も印刷します。すべての印刷を分析し、結果を比較します。この繰り返しは、断続的な変更と、3Dプリンターの公差に関する持続的な問題とを区別するのに役立ちます。また、時間の経過に伴うプリンターの精度についてもより良い概要を提供します。

3Dプリントの公差を改善する方法

正確で優れた印刷物を作成するには、「3Dプリントの公差を向上させる」必要があります。いくつかの重要な領域に集中することで、出力の品質とプリンターの性能を大幅に向上させることができます。

1. プリンターのメンテナンスとキャリブレーション

「定期的なメンテナンス」は、一貫した印刷品質に不可欠です。プリンターを清潔に保ち、可動部品に潤滑油を塗り、必要に応じてベルトを締めます。プリンターを定期的にキャリブレーションし、ベッドレベリング、エクストルーダーステップ、軸のアライメントを確認します。適切にメンテナンスおよびキャリブレーションされたプリンターは、より良い公差を達成するための基盤です。

2. スライシング設定の最適化

印刷精度を向上させるために、スライサーのパラメーターを調整します。特定のモデルと材料に応じて、押し出し幅、印刷速度、層の高さなどを変更します。さまざまな充填密度とパターンを試します。特に小さな特徴の場合、最小層時間や外壁速度など、寸法の精度に影響を与える可能性のあるパラメーターに注意を払います。

3. 印刷環境の制御

プリンターの周囲の環境は、印刷品質に大きな影響を与えます。「空間を一定の温度に保ち」、ドラフトを最小限に抑えます。吸湿性の高い材料にはフィラメントドライヤーを使用するか、フィラメントを密閉容器に保管します。フィラメントのメンテナンスは、「材料によって異なります」。安定した環境で反りや層分離などの問題を防ぐことで、より正確な印刷物が生成されます。

4. 高品質の材料を選択する

高品質のレジンやフィラメントを使用すると、「印刷公差が著しく異なる」場合があります。プレミアム材料は、多くの場合、より一定の直径やその他の特性を示し、より予測可能な印刷性能につながります。高価になる可能性がありますが、信頼性と印刷品質の向上により、しばしばその価値があります。

5. より良い結果のために冷却を調整する

特にオーバーハングや微細なディテールの場合、適切な部品冷却は良好な公差を達成するために不可欠です。プリンターの冷却ファンが適切に機能していることを確認し、スライサーでファン速度の設定を変更します。ABSなどの一部の材料では、反りを防ぐためにエンクロージャーを使用したり、冷却を下げたりする必要がある場合があります。

6. 後処理で印刷物を微調整する

印刷後の後処理方法は、より良い公差を達成することができます。少し研磨すると表面が滑らかになり、わずかに大きくまたは小さくなります。ヒートガンを使用して部品を再成形したり、化学処理を使用して表面を滑らかにしたりすることもできます。「重要ではない部品には、すぐに後処理技術を試さないでください。」

7. プリンターハードウェアのアップグレード

プリンターの機能を拡張するために、「ハードウェアをアップグレード」します。頑丈なフレームコンポーネント、より正確なステッピングモーター、または高品質のホットエンドによって印刷品質が向上する可能性があります。オートベッドレベリングシステムやツインZ軸スクリューなどの他のアップグレードは、より正確で一貫した印刷物の生成に役立つ可能性があります。

8. 公差を考慮した設計

3Dモデルを作成する際には、プリンターが使用する材料の品質において、プリンターの機能を考慮してください。特に組み立てが必要な部品の場合、設計に多少の公差を許容してください。選択した材料の予想される収縮を考慮し、それに応じて設計します。フィレットや面取りなどの設計特徴を組み込むことで、わずかな寸法変動に対しても寛容になるように印刷物を強化します。

3Dプリンティングの公差を改善して、より良い3Dプリントを作成しよう！

3Dプリンティングにおける公差は、正確で機能的な部品を作成するために重要です。プリンターの能力をテストすることで、プリンターについてさらに学ぶことができます。必要に応じて調整を行い、機器の定期的なメンテナンスを行い、高品質の材料を使用することで、印刷精度を向上させます。作成中にモデルを考慮することを忘れないでください。さまざまな方法や技術を試すことを恐れないでください。さらに、ここで概説されている手順に従うことで、正確で信頼性が高く、洗練された3Dプリントを作成でき、個人プロジェクトやプロのプロトタイプを高品質にすることができます。