FDM 3D プリント部品の最も一般的な後処理方法 10 選: どれを選択すべきでしょうか?

南極クマの紹介: 3D プリントの後処理により、印刷された部品の美観が向上するだけでなく、強度やその他の特性も向上します。ほとんどの 3D プリント作品は、印刷後に後処理が必要です。この記事では、現在の FDM 印刷プロセスで最も一般的に使用されている 10 種類の後処理方法と、これらの後処理方法を使用した後に達成できる効果を紹介します。

これら 10 種類の後処理方法を、「洗浄と前処理」と「仕上げ」の 2 つのカテゴリに分類します。では、早速後処理と FDM プリントを完璧に仕上げる方法について見ていきましょう。

洗浄と前処理

洗浄および前処理技術には、サポートの除去や研磨などの基本的な作業が含まれます。プロジェクトアプリケーションの要件に応じて、これらの手法は後処理の最初のステップとなることがよくありますが、達成したい効果に応じて、これだけで実行することもできます。

1. サポートの削除（手動削除、解散）

△ これらのサポートをきれいに取り除くのは困難です (出典: Slic3r マニュアル)
サポート除去は最も基本的な後処理です。通常、狭い角やその他の届きにくい場所にサポートがない限り、サポートを取り外すのにそれほど労力はかかりません。支持体は、その材質に応じて、不溶性または可溶性（水または他の液体に溶解可能）のいずれかになります。

不溶性担体は主成分と同じ材料で作られています。単一の押し出し機のみを備えた FDM 3D プリンターでは、部品とサポートが同じフィラメントロールから印刷されるため、このタイプのサポートのみを使用できます。不溶性支持体の除去は、通常、手で折るか、ペンチで切断することによって行われます。

もちろん、可溶性サポートを使用できるデュアルエクストルーダー 3D プリンターを使用することもできます。不溶性サポートはコーナーに配置するのが非常に難しい場合がありますが、可溶性サポートはパーツを水または他の液体に浸すだけで簡単に溶解し、サポートの跡や残留物がほとんど残りません。多数の後処理製品がグローバル 3D プリント製品ライブラリ https://product.nanjixiong.com に追加されました。

最も一般的な 2 つの可溶性サポート材料は、HIPS と PVA です。 HIPS は ABS に使用され、D-リモネンに溶けます。一方、PVA は PLA と相性がよく、水に溶けます。

アドバンテージ
✔ 比較的簡単にできる
✔多くの機器は必要ありません
✔可溶性サポートにより設計の柔軟性が向上
欠点
✘ 慎重に取り外しても、サポートの跡が残ります
✘ 構造上必要な場合もありますが、サポートによって部品の外観や性能が向上するわけではありません。

2. 研磨（サンドペーパー）

△サンドペーパーで磨くと表面が滑らかになります（出典：MakerBot）
サポートの除去に加えて、サンディングは後処理の最も一般的な形式です。一般的に、FDM 3D プリントの表面はわずかに粗いため、それを滑らかにするにはサンディングが最も簡単な方法です。

印刷後、パーツの表面に斑点が残ったり、サポートを取り外した後に跡が残ったりする場合があります。この汚れを除去する理想的な方法はサンドペーパーを使用することです。最初は低番手のサンドペーパー（150～400）から始めて、数回の研磨の段階で、高番手のサンドペーパー（最大 2000）に移行するのが最適です。

サンディングの主なテクニックとしては、ウェットサンディングと円運動が挙げられます。部品を研磨すると、サンドペーパーと表面の間の摩擦によって熱が発生し、特に熱に敏感な材料の場合は、印刷物の微細な特徴に悪影響を与える可能性があります。これを避けるには、研磨する前に部品を濡らして余分な熱を吸収するだけです。

特に、層線が目立ちやすい FDM パーツの場合、パーツを円を描くように研磨することが重要です。部品を層に対して平行または垂直に研磨すると、部品の外観が損なわれる可能性があります。

アドバンテージ
✔研磨や塗装前の最適な前処理技術
✔表面を滑らかにする
✔すべてのFDM材料は研磨可能

欠点
✘時間がかかることがある
✘ 小さな機能や詳細を実行するのが難しい
✘サイズの精度に影響する可能性があります

3. スプライシング（アセトン）

△アセトンをつけすぎないように注意（出典：The Lucky Needle、YouTubeより）
ABS で大きなオブジェクトを 3D プリントしたいが、3D プリンターのビルドボリュームが小さすぎる場合は、スプライシングが最適なソリューションです。

FDM 3D プリントでは、スプライシングとはアセトンを使用して ABS 部品を結合することを指します。アセトンには ABS を溶かす性質があるため、アセトン接合を使用して ABS 部品を接合することができます。

プロセスは非常に簡単で、「接着」したい部分にアセトンを少し塗布するだけです。これによりプラスチックが少し溶け、その時点でもう一方の部品を溶けた端に当てて結合することができます。

アドバンテージ
✔他の接続方法よりも安全
✔ 低価格
✔ 必要なスキルレベルは低い

欠点
✘アセトンを使いすぎると、部品全体が台無しになる可能性があります
✘接合部分の強度は、他の部分ほど良くありません
✘アセトンで接合できるのはABSのみ

4. 接着剤（グルー）

△接着剤を塗るとしっかり固定されます（出典：Geeetech）
ステッチングは複数の 3D プリント部品を結合する優れた方法ですが、ABS でプリントされた部品でのみ機能します。幸いなことに、他の材料で作られた 3D プリントも接着剤で接合できます。ステッチングと同様に、プリンターのサイズ制限により 1 枚で印刷できない場合によく使用されます。

PLA と PETG は、瞬間接着剤などの接着剤で接着できます。

アドバンテージ
✔一般的なフィラメント（PLA、PETG）で使用可能
✔ 低価格
✔ 時間の消費なし

欠点
✘継ぎ合わせたピースほど強くなく、接着箇所が弱い
✘ 散らかる可能性がある

仕上げ<br /> 仕上げ技術は、3D プリントの後処理における最終ステップです。一般的な方法には、FDM 3D プリントでの塗装、平滑化、研磨、およびディッピング技術が含まれます。これらのテクニックを適用することで、レイヤーマークを排除し、可能な限り滑らかな表面を作成することができます。部品が 3D プリンターで印刷されていることさえわかりません。

5. スプレーペイント（模型用塗料）

△3Dモデルにスプレー塗装するのは面倒な作業です（出典：Fabbaloo）
プライミングは、絵画を描くための準備に使用される後処理技術です。簡単に言えば、後で塗装するための下地として、部品にプライマーまたはスプレープライマーを塗布することです。

プライマーを塗布する前に、低級および中級のサンドペーパーで部品を研磨することをお勧めします。これにより、層の粒子が除去され、表面が滑らかになります。研磨後、プライマーを2回塗ります。

プライマーが乾いたら、ブラシまたはスプレーを使用して 3D プリントの塗装を開始できます。鮮やかな色のスプレーペイントをしたい場合、マスキングテープが最適な解決策です。

プライマー塗装とスプレー塗装は、吸入を避けるためにマスクを着用し、換気の良い場所または屋外で行うのが最適です。

アドバンテージ
✔ パーツの見た目と感触を向上
✔滑らかな表面を提供する
✔ すべてのFDM材料に適しています

欠点
✘比較的時間がかかる
✘ 必要な機材（塗料、スプレー、サンドペーパー、ガスマスク、ブラシ）によりコストが高くなる場合があります
✘ 良い結果を得るにはある程度のスキルが必要

6. 表面平滑化（アセトン）

△アセトンは一部の素材の層を消す可能性があります（出典：Sink Hacks）
スムージングは、特に ABS 素材で印刷されたモデルでよく使用される後処理手法です。アセトンには ABS を溶かす力があり、部品の表面の層を滑らかにします。

これを行う最も簡単な方法は、アセトンを大きな容器（プラスチックでも構いませんが、ガラスが推奨されます）に注ぎ、アセトンの上のプラットフォームにプリントを置くことです。容器の蓋を10〜20分間閉じたままにして、蒸気で部品の外側の層を溶かします。容器から蒸気を逃がしたい場合は、事前に蓋に穴を開ける必要があるかもしれません。

適切な容器がない場合は、ブラシを使用して 3D プリントの表面に少量のアセトンを塗布することもできます。ただし、アセトンは可燃性が高く、爆発する可能性があることに注意することが重要です。したがって、両方の手順を実行する際には適切な予防措置を講じる必要があります。煙だけでも吸い込むと有害で、刺激や中毒を引き起こします。常に換気の良い場所で作業し、手袋とマスクを必ず着用してください。

PLA に関しては、アセトンを滑らかにするために使用することはできません。アセトンは溶けず、印刷物全体が「粘着性」になり、台無しになる可能性があるからです。 PLA は THF や MEK などの化学薬品で滑らかにすることができますが、アセトンで滑らかにする ABS ほど良い結果は得られません。

PVB フィラメントで作成された 3D プリントがある場合は、イソプロピルアルコールを使用して滑らかにすることができます。

アドバンテージ
✔滑らかで光沢のある表面
✔アセトンは比較的安価です
✔ 迅速な実装

欠点
✘アセトンスムージングはABSプリントにのみ適しています
✘寸法精度に影響が出る可能性があります
✘大きなプリントは変形する恐れがあります

7. 研磨（研磨機）

△ 美しく磨かれた 3D プリントのカメラハウジング (出典: juresnip、YouTube 経由)
この 3D プリントの後処理技術は、可能な限り滑らかな表面を実現するために使用されます。 3D プリントの研磨は、ほぼすべての金物店で入手できるプラスチック研磨機とツールを使用して行うことができます。必要なのはマイクロファイバークロスとプラスチックポリッシャーだけです。

部品を研磨する前に、最も目の細かいサンドペーパーを使用して適切に研磨する必要があります。研磨後は部品を洗い流し、粒子が残っていないことを確認します。布を使用する場合は、磨く部分に磨き剤を塗り、満足のいく結果が得られるまで布を円を描くように動かします。

アドバンテージ
✔鏡のように滑らかな表面を実現
✔ 低価格

欠点
✘寸法精度に影響が出る可能性があります
✘中程度のスキルレベルが必要

8. 水転写プリント

△ 水転写を使ってクールなグラフィックを作成し、3D プリントを目立たせる (出典: Adafruit)
水転写印刷は通常、工業製品に大規模に使用されますが、3D プリントされた部品に小規模に簡単に適用でき、非常に美しい外観を実現できます。水転写印刷とは、特殊な水転写紙を使用して、デザインした模様を立体物に転写する印刷方法です。紙の片面は PVA でできており、グラフィックはインクジェットプリンターを使用して印刷されます。

まず、部品を入れるのに十分な大きさの容器を見つけて、そこにお湯を入れます。紙の裏紙を剥がして、グラフィックが印刷された透明な PVA だけが残るようにします。慎重に水に入れて PVA が溶けるまで待ちます。すると、グラフィックが自然に浮き上がります。

次に、部品を 45 度の角度でゆっくりと図面に浸します。片手で持つことも、スティックを使って遠くから操作することもできます。部品が完全に浸かったら、数回振ってから、完成した部品を容器から引き出すことができます。

水転写印刷は、物体の美観を高めるためにのみ使用され、手触りや寸法特性は変化しません。ただし、パーツに追加できるグラフィックの可能性は無限であるため、これは 3D プリントを目を引くものにするための最良の方法の 1 つです。

アドバンテージ
✔ サイズの精度を維持
✔完全なデザインの自由
✔ あらゆる素材に適しています

欠点
✘紙の送金は高額になる可能性がある
✘このテクニックを習得するには数回の試行が必要です
✘傷やその他の表面損傷には耐性がありません

9. エポキシ樹脂コーティング

△表面は滑らかで光沢があるものの、層がまだ見えます（出典：MatterHackers）
エポキシコーティングは 3D プリントの強度を向上させるだけでなく、プリントの多孔質部分を密閉して保護層としても機能します。エポキシコーティングは、エポキシ自体と硬化剤という 2 つの異なる化学物質で構成されています。

エポキシコーティング用の化学薬品を購入する場合、選択したブランドから混合手順が提供されます。良い結果を得るには、硬化剤と樹脂の比率が正確でなければなりません。そうでないと、コーティングが乾かない状態になってしまう可能性があります。混合物を準備したら、3D プリントした部品に塗布できます。

コーティングを塗布するには、フォームアプリケーターまたはスポンジを使用することをお勧めします。最初の塗装が終わったら、部品を乾燥させ、1000 番または 2000 番のサンドペーパーで研磨します。完了したら、2 回目で最後のエポキシコーティングを塗布します。

エポキシコーティングを試してみたい場合は、XTC-3D などの 3D プリント専用のエポキシコーティング製品があります。

アドバンテージ
✔ 部品の強度を向上
✔耐久性のある保護層を追加

欠点
✘ レイヤーラインは完全には消えません

10. 電気メッキ

△電気めっきは強度や導電性が求められる部品に適した技術です（出典：Hubs）
電気めっきは、導電性表面を持つ他の金属または部品に金属コーティングを施すプロセスです。これは、強度と外観を大幅に向上させることができる優れた後処理技術です。プロセス自体は最初は複雑に思えるかもしれませんが、見た目ほど技術的ではありません。

電気めっきとは、基本的に、ある金属から別の金属（または導電性表面を持つ部品）に金属コーティングを転写することです。電気メッキは、電気分解と呼ばれる化学プロセスによって可能になります。電気分解に必要な2つの主なツールは、電源（バッテリーまたは整流器）と電解質です。

電解質は、金属塩（部品をコーティングする金属）、酸、水の混合物です。カソード（電源に接続された負極）とアノード（正極）の間の反応を開始するには電流が必要です。

陽極はコーティングとして使用したい金属で作られ、メッキしたい部分は陰極として機能します。次に、陽極と陰極の両方を電解質に浸します。

電解質中の塩には陽イオンと陰イオン（正と負に帯電したイオン）が含まれており、金属を移動させるには、これらが陰極と陽極に移動する必要があります。電源をオンにすると、電解質に電流が流れ、陰イオンが陽極に移動し、陽イオンが陰極に移動します。

たとえば、3D プリントした部品を銅でコーティングしたい場合、使用する電解質は硫酸銅 (CuSO4) になります。電流が流れ始めると、Cu2+ 陽イオンが陰極に移動し、部品をコーティングします。

このプロセスで使用される最も一般的な金属は銅とニッケルですが、真鍮、金、銀、クロムなどでも作ることができます。

3D プリントされた部品はプラスチックで非導電性であるため、電気メッキを行う前に適切に研磨し、導電性塗料で塗装する必要があります。

アドバンテージ
✔ 部品がより強くなり、導電性が向上
✔適切に行えば寸法精度に影響はありません
✔ 見た目の改善

欠点
✘高度な技術スキルが必要
✘安全装備（手袋やメガネ）を着用しないと危険です

上記は、主にポリマープラスチック部品を対象とした、FDM 3D プリント部品の最も一般的に使用される 10 種類の後処理プロセスです。FDM プリント金属部品の後処理プロセスは含まれていません。読者は、達成したい効果に基づいて、使用する後処理プロセスを選択できます。

コンパイル元: all3dp

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