USTCは、ステント消耗品の無駄を減らし、材料を節約する経済的な3Dプリント技術の開発に成功しました。

3D プリントプロセスでは従来のプロセスに比べて消耗品を大幅に節約できますが、消耗品自体の価格はまだ比較的高価です。 3D プリント技術を生産に使用する場合、通常、価格は使用される消耗品の種類と量に応じて計算されます。そのため、材料費を節約するために、3Dプリント製品を作る際には中空デザインを採用したり、製品の外殻だけをプリントしたりすることが一般的です。場合によっては、製品の硬度を高めるために、ユーザーは製品の充填密度を手動で設定し、3D 印刷ソフトウェアを使用して、印刷されたシェルの内部をいくつかの規則的なメッシュ構造で充填する必要があります。

最近、中国科学技術大学グラフィックスおよびジオメトリコンピューティング研究室の劉立剛教授は、大連理工大学およびマイクロソフトリサーチアジアの研究者と共同で、「経済的で経済的な」3Dプリント技術を提案しました。この技術により、ユーザーは3Dプリント製品の充填密度を手動で設定する必要がなくなり、代わりに3Dプリント対象ファイルの充填密度と充填方法を自動的に計算し、不合理な設定による製品の硬度不足や不安定な立ち上がりなどの問題を回避できます。また、材料充填プロセスによる不要な廃棄物を大幅に削減し、印刷消耗品を最大70％節約できます。
さらに、研究者らは、FDM技術に基づいて3Dプリンターのサポート構造を自動的に計算するアルゴリズムも開発し、サポート構造の消耗を抑えて剥がしやすくしました。
この成果は、コンピュータグラフィックス分野の最高峰カンファレンスであるSiggraph Asia 2013に取り上げられ、学術誌「ACM Transactions on Graphics」に掲載されました。

【概要】最近、当社は3Dプリンティング（ラピッドプロトタイピング）の分野で重要な研究進歩を遂げ、既存の方法と比較して印刷材料を節約し、製造時間を短縮し、より費用対効果の高い「経済的な」3Dプリンティング技術を提案しています。さらに、この研究では、最も普及している安価な FDM (熱溶解積層法) デスクトップ 3D プリンター向けに最適化された自立構造も提供し、サポート材料の無駄を大幅に削減します。この研究論文は、コンピュータグラフィックス分野のトップカンファレンスであるSiggraph Asia 2013に採択され、コンピュータグラフィックス分野で唯一の一流ジャーナルであるACM Transactions on Graphicsに全文掲載されました。この技術は3Dプリンティング業界で大きな注目を集めており、多くの企業が製品化に向けて協力する意向を示しています。この研究は、中国科学技術大学、大連理工大学、マイクロソフトリサーチアジアの研究者によって完了しました。

3Dプリントのコスト
3D プリントのコストは通常、単位体積あたりの材料費 (元/立方センチメートル) として表されます。同じ3Dプリンターを使用していても、造形物の構造によって造形物1つのコストは大きく異なるため、3Dプリントサービスの見積りでは、一般的な造形物の価格や平均価格が提示されることが多いです。

【3Dプリントサポート構造】
FDM 印刷や SLA 印刷などの一部の 3D 印刷プロセスでは、印刷プロセス中に大量のサポート材料を消費する必要があります。サポートは成形をサポートするために使用される構造であり、後処理によって削除できます。サポートを除去する方法は、直接剥離（FDM 印刷の場合）または溶解と溶解（SLA 印刷の場合）など、多数あります。前者の場合、大量のサポート材を除去すると元の物体の表面が損傷する可能性があります。後者の場合、強力な腐食性化学物質が使用される可能性があるため、特別な取り扱い方法と予防措置が必要になります。サポート材料の使用も印刷コストに影響を与える重要な要素です。

[既存の材料節約方法とその欠点]
使用する材料を節約するために、3D プリントに付属するソフトウェアのほとんどは、材料を節約する機能を考慮しています。最も直接的な方法の 1 つは、オブジェクトを「くり抜く」ことです。つまり、ソリッドモデル (下の画像の左側) を印刷する代わりに、薄い層のみの厚さのオブジェクト (下の画像の中央) を印刷します。印刷されたオブジェクトの硬度を高めるために、一部の 3D 印刷ソフトウェアでは、薄い層の内側をハニカム構造などの規則的なメッシュ構造で自動的に埋めます (下の図の右側)。

論文SigAsia2013_3Dprinting.pdfをダウンロード
補足資料実験データ(13.3M)
デモ(*.mov) (27.4M)

USTCは、ステント消耗品の無駄を減らし、材料を節約する経済的な3Dプリント技術の開発に成功しました。

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