3Dプリントにおけるシェルについて知っておくべきこと

FDM技術を使った3Dプリントで最も魅力的なことの1つは、おそらく、この技術がユーザーに与えるコントロール性の程度でしょう。 任意の 3D モデルに使用するフィラメント材料を自由に選択できるだけでなく、ニーズに合わせてモデルを修正することもできます。 変更できる 3D モデルの 1 つの側面は「シェル」です。

簡単に言うと、シェルは 3D プリントされたオブジェクトの壁のことです。 デザインの重要な部分であり、最終的なプリントの特性の多くを決定します。 使用するのに最適なシェルの厚みと、シェルの厚みを選択する際に考慮すべき要因は何でしょうか。

3Dプリント シェルとは何でしょうか。

すぐにわかることではないかもしれませんが、FDM で 3D プリントしたオブジェクトはほとんどが内部空洞になっています。 これは、高価なフィラメント材料と印刷時間を節約し、3Dプリントをより経済的なものにするための措置です。 しかし、時間とコストを節約することは、軽すぎて機能的価値がない 3D プリントの言い訳にはなりません。

3D プリントされたオブジェクトの上面と下面を含む壁は、総称してシェルと呼ばれます。 どのような3Dプリントプロジェクトでも、適切なスライサーソフトウェアを使用してシェルの厚さを簡単に設定することができます。 ほとんどの場合、シェルの厚さはノズル直径の倍数に設定されます。

3D プリント オブジェクトの強度と密度を決定する要因の全体像を描くには、シェルとインフィルの概念を一緒に議論することが適切でしょう。 インフィルとは、シェルの内側の材料のパターンのことで、10%から100%の範囲で設定することができます。 インフィルのパーセントとパターンの両方は、スライサー ソフトウェアを使用して設定できます。

インフィルとシェルの厚さの適切な組み合わせを選択することにより、任意の 3D プリント オブジェクトに対してさまざまな強度と密度の値を達成できます。 強度と重量は、特に 3D プリントが商業サービスとして提供されている場合、プリントのコストおよび 1 つのプロジェクトを完了するのにかかる時間とバランスをとる必要があります。

Factors to consider in selecting shell thickness

シェル厚の選択は、いくつかの異なる要因間の妥協であり、普遍的に正しい値は存在しません。 最も適したシェルの厚さは、3Dプリントされるオブジェクトの使用目的、および経済性やターンアラウンドタイムなどの他の要因を考慮したものです。 179>

強度

当然ながら、シェルを厚くすると、より強く、より堅牢な製品になります。 もし、製品が重い、持続的、または定期的な負荷に耐えるものであれば、シェルの厚さはノズル直径の3～4倍が良い選択肢となるでしょう。

最上層と最下層の安定性

ほとんどのスライサー ソフトウェアでは、最上層と最下層に異なるシェル厚を設定するオプションが用意されています。 これは、モデルを直立させてプリントする場合、または使用されることを意図した向きでプリントする場合にのみ適用されます。

このオプションは、より強いベースを持つオブジェクトの設計を可能にし、追加の安定性のために「ボトム ヘビー」であるように提供されます。 ノズル直径の 1、2 倍の間隔が、これらの利点を得るのに十分です。

Filament consumption

3D プリンタを使用してモデルを大量生産する場合、各製品に使用するフィラメントの量は、おそらくあなたにとって重要なことです。 これは、最適なシェルの厚みが出てくるもう 1 つの領域です。

このことを考慮すると、ノズル直径の 1 倍から 2 倍の厚さにすると、3D プリント プロジェクトのシェルに使用するフィラメントの量は実質的に 2 倍になります。 これは、1 つのフィラメント スプールから作成できるプリントの数に大きな影響を及ぼします。

Time

前の項目に関連して、より多くのフィラメントを消費するプリントは、終了までに長い時間を必要とします。 これは、各レイヤーごとにノズルをモデルの外周に沿って何度も移動させる必要があるためです。 印刷プロセス全体では、シェルの厚みが増すと、印刷時間が 1 時間以上長くなります。

1 回限りのデザインを印刷するだけの人にとっては、印刷時間の増加はあまり重要ではないでしょう。 しかし、大量に注文する場合には、これが問題になることがあります。 1 つのモデルの複数のコピーのプリントを最適化することを検討している場合、構造的な完全性をあまり損なわずにプリント時間を短縮するために、シェルとインフィルの両方の設定を調整する必要があるでしょう。 これは、この技術に固有の制限です。 つまり、プリントを完全に滑らかで洗練された外観にしたい場合は、何らかの後処理が必要になります。

適切な後処理技術は、フィラメント材料によって異なります。 適切な溶媒を使用して選択的に溶解するのに適したフィラメントもあれば、サンドペーパーを使用したより古風な技法が必要なものもあります。 特に強度や硬度が重要視されるプロジェクトでは、この点を考慮して設計する必要があるでしょう。 シェルが厚いと、構造的な完全性を大幅に低下させることなく、完成したプリントの不規則性をサンディングおよび研磨するための許容範囲が広がります。

シェルの厚みを設定するための経験則

現在使用されているスライサー ソフトウェア プラットフォームでは、シェルの厚み設定の調整作業はほとんど簡単にできます。 これは、まだプリンタのパラメータを弄って最良の結果を得ようとしている段階であれば、非常に便利な機能です。

Make sure that the shell thickness is a multiple of the nozzle diameter

This should be obvious, but you need to make sure your slicer settings for the shell thickness correspond to the diameter of your nozzle.This is some tips to get you started:

Make sure that the shell thickness is a multiple of the nozzle diameter

Make sure that the sliser settings for the shell thickness is a number of the nozzle.It’s sorry. つまり、シェルの厚さはノズルの直径の倍数である必要があります。

この重要な要件を逃すと、層間に空洞があるシェルになります。 当然、これは、より厚いシェルが提供できるはずの構造的な利点を無効にします。

Rule of thumb values for low, moderate, and high load

シェル厚に使用する正確な値を決定することは、最初は難しいかもしれません。 満足のいく結果を得るまでには、少し試行錯誤が必要でしょう。 失敗するプリントを減らすために、直径 0.4 ミリの開口部を持つノズルを使用していると仮定して、次の経験則を使用できます。

ほとんどのアプリケーションでは、シェルの厚さは 0.8 ミリで完全に十分です。 これは、低いまたは中程度の負荷に耐えることが期待され、ねじで固定する必要がない部品の場合です。 この設定で軽度の強度不足がある場合は、インフィルを少し調整することで、ほとんどの問題を解決できます。

重い用途や高い負荷がかかる部品については、1.2 mmまで上げることができます。 この調整による強度の向上は非常に大きなものです。 また、ネジや釘を使用して固定するための表面も大きくなります。

1.2 ミリのシェルではまだ不十分な場合は、より重いインフィルを追加することを検討できます。 もちろん、より厚いシェルを設定することは常に選択肢の 1 つです。 しかし、3D 印刷のほぼすべての通常の用途では、0.8 ～ 1.2 ミリメートルのシェルの厚さでかなりうまく機能します。

最後に、

3D 印刷は、強度、重量、および柔軟性の幅広いパラメーターでモデルを設計できる、高度なカスタマイズ可能性を持つ製造プロセスです。 シェルの厚みを指定することは、最終製品の物理的特性を制御できる数多くの方法のうちの 1 つにすぎません。 この場合、シェルの厚さは、重量や密度だけでなく、プリント部品の全体的な強度を決定する上で重要な役割を果たします。 シェルの厚みを割り当てるのは、かなり簡単なことです