3D プロダクション システムをお持ちの方、またはソリューションとして 3D プリントを検討されている方は、寸法精度や再現性と解像度のどちらがアプリケーションにとって重要であるかを理解しておくことが重要です。 このブログ記事では、3Dプリントでレイヤーの厚さがミクロンで表示される理由と、それがなぜ重要なのかについて説明します。
- 精度とは、製造システムの出力が、指定された寸法範囲内でどれだけ公差に近いかを意味します。
- 繰り返しとは、毎回、一貫した出力を生成するシステムの能力を表します。
- 分解能とは、システムが再現できる最小単位を指します。
- Dimensional Accuracy
- これらの測定は積層造形にどう関係するのか？
- FDM Technology
- PolyJet Technology
- Stereolithography Technology
- So, Do Microns Matter in 3D Printing?
- Sort of the sort of. それは、最終的な目標が何であるかによります。 塗装のために特定のパーツを保持する大型の治具や固定具を作るのであれば、数ミクロンの精度は影響しないでしょう。 一方、微細な形状を多用した小型の模型を作るのであれば、数ミクロンの変化でも部品に反映させることができます。 しかし、アディティブプロセス用にパーツを設計することで、精度と細かいフィーチャーの解像度に関する多くの問題を軽減することができるのです。 TriMech では、DFAM (Design for Additive Manufacturing) コースを提供しており、積層造形技術でのみ可能な設計原理を活用して、初回でより効率的な部品を設計できるように設計されています。 ご安心ください、私たちがお手伝いします。
Dimensional Accuracy
寸法精度は、多くの人が自分に最適な添加剤ソリューションを選択する際に考慮する非常に重要な要因となっています。 この仕様は、小さいまたは微細な特徴の見栄えや、重要な表面の正確さなどの要因に影響します。 一般的に、これはミクロンまたはマイクロメートルの単位で測定されます。 1ミクロンは0.001mmまたは0.000039インチに相当します。 ちなみに、人間の髪の毛の直径は20～200ミクロン、人間の染色体の長さは20ミクロンです。 ですから、「ミクロンは本当に重要か」という問いが投げかけられると、場合によっては、本当に毛嫌いしてしまうことになります。
これらの測定は積層造形にどう関係するのか？
寸法精度は、パーツを製造するシステムとパーツの全体的なサイズに依存します。 Stratasys では、溶融積層造形法 (FDM)、ポリジェット、ステレオリトグラフィーなどのさまざまな技術を使用してパーツを構築する 3D プリンターを提供しています。 FDM機は、熱可塑性材料の層を押出機で溶融します。 一方、PolyJetは、紫外線で硬化するフォトポリマーの層からパーツを作ります（インクジェットプリンターで使用されるプロセスと同じ）。
FDM Technology
Fused Deposition Modeling (FDM) は、半液化プラスチックフィラメントをあらかじめプログラムされたルートで X/Y 平面上に押し出すプロセスです。 これらのマシンは、パーツを層に分割して印刷し、次のパーツを印刷するためにベッドを上げる前に、それぞれを印刷することで動作します。
一般的に、これらの層またはスライスはミクロンではなくインチで測定されます (1 インチ = 25,400 ミクロン) ので、おそらく数ミクロンの違いは品質や正確さにそれほど影響を及ぼさないでしょう。 しかし、これだけではわからないことがあります。 例えば、ストラタシスのマシンの寸法精度は、0.005インチから0.008インチ（127～204ミクロン）の範囲にあります。 つまり、パーツの1インチごとに、この精度を維持することが期待できるのです。 たとえば、F123シリーズのマシンは、200 mm（0.008インチ）の精度、または+/- 0.002 mm/mm（0.002 in/in）のどちらか大きい方で印刷できます。
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残念ながら、FDM 部品を小さくしたり細かくすると、その分、精度も低下していきます。 これは、急速に膨張および収縮する、直径 0.005 ～ 0.020 インチの押出プラスチック片が、狭いスペースにフィットするためにできることは限られているからです。 経験則では、最小のフィーチャーはレイヤーの高さの少なくとも2倍の大きさであることが望ましいとされています。
PolyJet Technology
PolyJet Technology は、UV（紫外線）硬化樹脂の液滴を1層ずつビルドプレートに吐出する技術です。 その結果、14ミクロンという微細な層が形成されます。 これは人間の平均的な髪の毛よりも細いのです。 ですから、リアルさ、フルカラーミキシング、微細な形状を求めるのであれば、PolyJet 3Dプリンタを選択することは非常に理にかなっていると言えます。 このシナリオでは、レイヤーが非常に細かいため、10ミクロンや20ミクロンの違いが大きな影響を与える可能性があります。 Stratasys PolyJet シリーズに新しく加わった J850 と J826 は、一度に最大 7 つの材料でプリントする能力があります。 J850は、100mm以下±100、100mm以上±200、または部品長の±0.06%のいずれか大きい方までプリントすることが可能です。 J826は、100mm未満-±100μ、100mm以上-±200μの印刷が可能です。
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Stereolithography Technology
Stereolithography（SL または SLA として通常呼ばれる）は、樹脂のバスに、レーザーまたはスクリーンやプロジェクターなどの発光デバイスを照射しながら一層一層硬化させていくプロセスです。 この技術により、単一素材の部品を高い精度と仕上がりで製造することができます。
この高い精度のために、10-15ミクロンの冷たさの変化が部品に悪影響を及ぼします。 しかし、公差がより寛容な大きな部品では、そのような変更はあまり意味をなしません。 また、これらの機械が使用している特定の樹脂用に校正されていることを確認し、樹脂槽がきれいで透明であることを確認することも重要です。 これらの手順が守られていないと、大小のパーツに問題が生じる可能性があります。
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So, Do Microns Matter in 3D Printing?
Sort of the sort of. それは、最終的な目標が何であるかによります。 塗装のために特定のパーツを保持する大型の治具や固定具を作るのであれば、数ミクロンの精度は影響しないでしょう。 一方、微細な形状を多用した小型の模型を作るのであれば、数ミクロンの変化でも部品に反映させることができます。 しかし、アディティブプロセス用にパーツを設計することで、精度と細かいフィーチャーの解像度に関する多くの問題を軽減することができるのです。 TriMech では、DFAM (Design for Additive Manufacturing) コースを提供しており、積層造形技術でのみ可能な設計原理を活用して、初回でより効率的な部品を設計できるように設計されています。 ご安心ください、私たちがお手伝いします。
で、PolyJet と FDM 技術の違いについてご覧いただけます。