予想外の結果、FDM 3Dプリントの精度を向上させるためのルール

この投稿は、Little Soft Bear によって 2017-6-29 15:14 に最後に編集されました。

技術の継続的な向上に伴い、3Dプリントは徐々にさまざまな業界に浸透してきました。最近、米国のGEはパリ航空ショーで、今年中に3DプリントされたATP航空機エンジンを運用する予定であると発表しました。ミシュランは、空気を入れる必要がなく、寿命が長い3Dプリントタイヤなどを実演しました。3Dプリントは多くの業界の革新と発展を促進し、徐々により多くの個人ユーザーに注目され、使用されるようになりました。今日は、FDM3Dプリントの精度を向上させる方法について説明します。

まず、FDM成形の原理を理解しましょう。FDMは「Fused Deposition Modeling」の略で、熱溶解積層法のことです。この3Dプリント技術は、1988年にアメリカの学者スコット・クランプによって開発されました。簡単に言えば、FDM は高温を使用して材料を液体に溶かし、それをプリントヘッドから押し出し、その後固化させて 3 次元オブジェクトを形成します。 FDM 機械システムは、主にノズル、ワイヤ供給機構、動作機構、加熱スタジオ、作業台の 5 つの部分で構成されます。熱溶解積層法で使用される材料は、成形材料と支持材料の 2 つの部分に分かれています。

FDM 成形部品の精度に影響を与える要因は何ですか?
FDM プロセスは、CAD/CAM、データプログラミング、材料のコンパイル、材料の準備、プロセスパラメータの設定、後処理を含む統合製造プロセスです。リンクにエラーがあると、FDM 成形部品の精度に影響する可能性があります。主な要因は次のとおりです。

材料特性
FDM 材料の性能は、成形部品の成形精度に直接影響します。材料は、プロセス中に固体 → 溶融 → 固体の 2 つの相変化を起こします。凝固プロセス中、材料の収縮によって生じる応力変形が、成形部品の精度に影響します。したがって、精度を向上させたい場合は、材料の配合やその他の方法を改善して材料の収縮を減らす必要があります。

層の厚さ<br /> 層厚とは、成形工程中の各スライス断面の厚さを指します。各層には一定の厚みがあるため、成形後の固体表面に段差が現れ、成形品の寸法誤差や表面粗さに直接影響します。一般的に、層の厚さが厚くなると、モデル表面に生成される段差が大きくなり、表面品質は悪くなりますが、処理効率は向上します。したがって、層の厚さは、自分のニーズに応じて適切に設定する必要があります。また、成形精度を向上させるために、加工完了後には、研削や研磨などの対応する後処理を施し、完成品の効果を高めます。

ノズル温度<br /> ノズルの温度は、材料のワイヤ流量、押し出されたワイヤの幅、結合特性、および積み重ね特性に影響します。温度が低すぎると、ワイヤーの粘度が上昇し、押し出し速度が低下し、ノズルが詰まり、ワイヤー束の層間の結合強度も低下し、層間の剥離が発生する可能性があります。温度が高すぎると、材料が液体になりやすく、粘性係数が小さくなり、流動性が強くなるため、押し出し速度が速すぎて、精密に制御されたワイヤー束を形成できなくなります。処理中に、前の層の材料がまだ冷却されず、次の層が前の層の上に置かれ、前の層の材料が崩壊する可能性があります。したがって、ノズル温度の設定は非常に重要であり、押し出されたフィラメント束が正常な溶融流動状態にあることを保証するために、各フィラメント束の特性に応じて一定の範囲内で適切な選択を行う必要があります。

充填速度と押し出し速度<br /> 押し出し速度とは、ノズル内の溶融フィラメントがノズルから押し出される速度を指します。押し出し速度が増加すると、押し出されたフィラメントの断面幅が増加します。押し出し速度が一定の値に達すると、押し出されたフィラメントの束がノズルの外側の円錐面に付着し、「押し出しバルジ」現象が発生します。この場合、正常な処理を実行できません。

充填速度は押し出し速度と一致する必要があります。充填速度が押し出し速度よりも速い場合、材料が十分に充填されず、断線が発生し、成形が困難になります。逆に、充填速度が押し出し速度より遅いと、溶融したワイヤーがノズル上に蓄積し、成形面材料の分布が不均一になったり、表面に凹凸ができたりして、成形品質に影響を与えます。したがって、充填速度と押し出し速度は適切に一致する必要があります。

では、FDM 成形部品の精度を向上させるにはどうすればよいでしょうか?

1. ソフトウェアを使用して STL ファイルを修復し、表面の品質を向上させ、CAD モデルの離散化プロセス中の精度の低下を軽減します。
2. 層の厚さ、補正量、押し出し速度、充填速度、開閉遅延、ノズル温度、成形室温度など、適切なプロセスパラメータを選択します。
3. ベースの厚さを増やし、充填間隔を広げると、物体の曲がりや変形の度合いを減らすことができます。
4. プラットフォームを清潔に保ち、Z 軸印刷の初期の高さを調整します。

FDM 成形のプロセスでは、上記の他にも精度に影響を与える要因や精度を向上させる方法が数多くあります。自分のニーズや実際の状況に応じて柔軟に対応する必要があります。継続的な研究と卓越性を目指す姿勢を堅持することによってのみ、絶妙な 3D プリントの傑作を実現することができます。これが3Dプリントの楽しさです。

出典：Hongrui

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