強力なオブジェクトを 3D プリントすることは、言うは易く行うは難しです。日用品の場合は、通常はこれを心配する必要はありません。しかし、衝撃に耐えたり、重量に耐えても強度を維持したり、風雨に耐えたりする必要があるプリントの場合、問題が発生する可能性があります。
プリントを最大限に発揮する必要があるときに、プリントを妨げる要因がいくつかあります。
低い充填密度
インフィル密度とは、フィラメントが占めるプリント内の空洞スペースの割合を指します。一般に、15% は、フィラメントの使用量を最小限に抑え、大きな重量、衝撃、その他の力を受ける必要のないモデルに許容範囲の剛性を提供するための適切な開始点とみなされます。
この値を 100% に設定すると、完全にソリッドなモデルが作成されるため、そうしたい場合があります。これは高価な印刷方法ですが、特定の特性を求めており、フィラメントを犠牲にしても構わない場合は、この方法を選択してください。
それ以外の場合は、この数値を 30% または 50% に増やすだけで、部品の耐久性が向上します。逆に、プリントのプロトタイプを作成していて、初期のテスト モデルでフィラメントを節約したい場合は、これを 2% に下げてフィット感をテストします。
劣った充填パターンの使用
充填密度を検討するときは、充填パターンについても検討することをお勧めします。これは、プリント内のフィラメントがどのように分布するかを決定します。多くのスライサーはデフォルトでグリッドなどの予測可能なパターンを使用しますが、より良いオプションがあります。
たとえば、All3DP は詳細なテストを実施し、キュービック パターンとジャイロイド パターンが引張 (曲げまたは伸ばし) 強度と圧縮 (耐荷重) 強度の両方で優れていると結論付けました。三角形も優れたオールラウンダーとして優れたパフォーマンスを発揮し、同心円パターンは Z 軸に沿って特に優れたパフォーマンスを発揮しました (背の高いモデルに最適です)。
壁のループが足りない
壁のループによって、プリントの周囲の強度が決まります。これは、3D プリンターがモデルの外縁に行うパスの数であり、特に強度を必要としないモデルでは 2 つのループが一般的な選択です。この設定を低く保つとフィラメントを節約できますが、ある意味では、この数値は印刷強度にとって充填材の密度よりも重要になる可能性があります。
これは、衝撃に耐えるように設計されたモデルに特に当てはまります。これは、充填パターンが接触する点の間で壁が最も弱いためです。強度を高めるには、これを 4 つの壁ループに増やすことを検討してください。あるいは、強度を最大にするために 8 以上に設定しますが、これがプリントにどのような影響を与えるかに注意してください (オブジェクトが小さいほど、当然制限が厳しくなります)。
ウォール ループを増やすと、耐候性や水密性も向上し、1 つまたは 2 つのウォール ループのみを使用した場合にアイテムの端に充填パターンが見えるという望ましくない影響を軽減するのに役立ちます。
間違ったフィラメントで印刷する
ティム・ブルックス / ハウツーオタク
PLA は、ほとんどの 3D プリンター所有者にとって万能のフィラメントです。安価で、比較的無毒で、加工が簡単で、仕上げ、色、配合、ブランドも多種多様です。比較的低い熱で乾燥するのが簡単で、基本的な種類では硬化スチールのノズルが必要なく、他のフィラメントよりも反ったり縮んだりしにくいです。
しかし、PLA は最強のフィラメントではありません。脆く、層の線に沿って曲がりやすく、湿気や紫外線にさらされると保持力が低下します。強度が最優先の場合は、別のフィラメントまたは PLA ブレンドを使用することをお勧めします。
PETG は次の明らかなステップアップであり、PLA+ (PLA タフとしても知られています) も強度が向上しています。 ABS または ASA はさらに強度に優れていますが、加熱チャンバーのないプリンターでは反りやすい傾向があります (ナイロンにも同じことが当てはまります)。プリンターが必要なノズル温度である約 300℃ に達できる場合は、カーボンファイバーで強化されたフィラメントを選択したり、ポリカーボネート (PC) で印刷したりすることもできます。
これらのフィラメントの中には、非常に高価で特定の特性を備えているものがあるため、購入する前に、希望する品質 (耐紫外線性や全体的な剛性など) がフィラメントと一致していることを確認してください。
「ウェット」フィラメントの使用
3D プリンティングのフィラメントは吸湿性があります。空気中の湿気を吸収します。これによりフィラメントが脆くなり、結果としてプリントが弱くなる可能性があります。いわゆる「濡れた」フィラメントを使用した印刷でさえ、フィラメント内の水がノズルで蒸気に変わり、糸引き、接着の問題、泡立ち、表面の不均一性を引き起こす可能性があるため、困難な場合があります。
問題を回避するには、フィラメントを使用して印刷する前に、フィラメント乾燥機でフィラメントを適切に乾燥させてください。
印刷環境の温度差
一部のフィラメント タイプは他のタイプよりも反ったり亀裂が発生しやすくなります。これは通常、ノズル、加熱ベッド、および周囲環境の間の温度差が原因です。部品を急速に冷却すると、部品が反ったり亀裂が入ったりする可能性がありますが、ゆっくりと制御された冷却プロセスを使用すると、この問題が軽減されます。これにより、印刷品質が向上し、層の密着性が向上し、印刷がより強力になります。
印刷を改善するには、チャンバー ヒーター付きのプリンターを使用するか、印刷前に同梱プリンターのベッドをしばらく予熱するか (暖かい空気を閉じ込めるため)、アフターマーケット アップグレードで同梱プリンターにチャンバー ヒーターを追加します。または、ABS、ASA、ナイロンなどの素材は避けてください。
より強力な印刷を保証するその他の方法
プリントは層が交差する点で最も弱いため、プリントベッド上でプリントを正しい向きに配置すると、パーツの全体的な強度に大きな違いが生じます。
あるいは、寸法の変化を許容できる場合は、3D プリントをオーブンでアニーリングしてみることもできます。
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