Formlabs: SLA および SLS プロセスによる積層造形設計方法

Formlabs: SLA および SLS プロセスによる積層造形設計方法
2023年2月15日、Formlabsは「積層造形のための設計」と題したオンラインセミナーを開催しました。Formlabs Greater ChinaのアプリケーションエンジニアであるTimが、積層造形のための設計を使用して3Dプリントを最適化する方法を、次の7つの側面から紹介しました。


積層造形デザインとは何ですか?

積層造形向け設計 (DfAM) とは、設計者が積層造形 (AM) の独自の利点を活用して製品を作成しようとするプロセスを指します。 DfAM は、製品の製造に使用される AM テクノロジの特定のプロセス制約に従う必要があります。

積層造形の利点

付加製造技術には、非常に複雑な部品の製造、即時組み立て、部品の結合、大量カスタマイズ、設計の自由度、軽量、オンデマンド製造など、多くの利点があります。


しかし、積層造形技術の利点を最大限に活用するには、設計段階で積層造形を考慮した設計を行うことも必要です。部品の形状を少し変更するだけで、部品の設計を積層造形プロセスに適したものにすることができます。製品全体の機能と組み立て方法を総合的に考慮し、部品の幾何学的形状を変更することで、積層造形プロセスで製品に付加価値をつけることができます。

Tim は、GE が以前発表した有名な積層造形と DfAM の事例を紹介しました。GE は、このコンポーネントを製造するために積層造形技術を直接使用することを検討し、コンポーネントを再設計し、300 個の部品を 1 つのコンポーネントに統合し、積層造形技術を使用して直接印刷できるようにしました。


Formlabs の顧客の中には、付加製造向け設計を通じて吸盤も製造され、炭素繊維製品会社が自動化生産ソリューションを実装するのに役立った例もあります。


積層造形デザインをどのように活用しますか?

まず、アプリケーションの位置付けに基づいて、積層造形用に設計する必要があるかどうか、または積層造形をどの程度適用する必要があるかを決定する必要があります。次に、特定の積層造形プロセスに応じて、異なる設計ルールが採用されます。

3D プリンティングは製品開発ライフサイクル全体にわたって応用できますが、ラピッドプロトタイピングの場合、DfAM の適用範囲は狭く、主な目的は印刷の成功率を高めることです。治具、金型、完成品の小ロット製造に関しては、DfAM の適用範囲は広く、その目的は、積層造形をより効率的にし、積層造形の利点を活用して製品の新たな価値を高めることです。

Formlabs には現在、SLA と SLS という 2 つの主要なテクノロジーがあります。設計する前に、これら 2 つの技術プロセスの特性を理解する必要があります。

1 つ目は、反転 SLA 3D 印刷プロセスです。このプロセスでは、印刷中に部品が印刷プラットフォームの下に逆さまに吊り下げられます。印刷された部品にはサポート構造があり、部品をプラットフォームから取り外してサポートを取り外し、最後に二次硬化を行う必要があります。

このプロセス特性では、SLA 3D プリントを使用する場合、通常、次の設計ルールに従う必要があります。

1. 固体ブロック構造を避ける。
2. 面取り/丸い角を追加します。
3. カップ型の構造を避ける。
4. リブ/フィンを追加します。

高出力レーザーを使用してナイロン粉末を正確に融合し、軽量で強度の高い部品を製造する選択的レーザー焼結 (SLS) プロセスでは、プロセスの物理的な制約は主に熱膨張と熱収縮によって生じます。


したがって、SLS 3D プリントの一般的な設計ルールは次のとおりです。

1. 固体ブロック構造を避ける。
2. 均一な厚さを設計する。
3. 格子構造
4. 面取り/丸い角を追加します。
5. すぐに組み立てられます。
6. パーツの結合。


最後に、ティムはトポロジー最適化、ジェネレーティブ デザイン、ラティス構造などの一般的な DfAM テクノロジーも紹介し、対応する設計事例を実演しました。

詳しいセミナー内容は、以下のQRコードをスキャンしてライブリプレイ動画をご覧ください。
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