columnお役立ちコラム

継ぎ目のない構造による強度と耐久性の向上

分割出力して接着する場合、接合部はどうしても母材より弱くなり、強度が必要な部品では破断リスクが生じます。

大型プリンターの一体造形なら、全体が均一な材料で構成されるため素材本来の強度を確保でき、分割造形に比べて構造的な信頼性を高めることが可能です。

貼り合わせ誤差の解消と高精度な仕上がり

複数のパーツを組み合わせる際、手作業による貼り合わせでは微細なズレが避けられません。0.1mm単位の精度が求められるデザインにおいて、このズレは致命的です。一体造形であれば、データ通りの寸法で出力されるため、貼り合わせによる誤差が発生しません。ただし、3Dプリントの特性上、材質や形状によっては造形中に収縮や反りが発生する場合があるため、これらを考慮したデータ作成が重要です。

後加工プロセスの短縮による開発スピードアップ

分割造形では、出力後の「接着」「乾燥」「パテ埋め」「合わせ目の研磨」といった手作業に膨大な時間を要します。一体造形ではこれらの工程を大幅に削減でき、基本的にはサポート材の除去と必要に応じた表面の仕上げ（バリ取りや簡易研磨など）だけで済みます。この工数削減は、開発リードタイムの短縮に直結し、より多くの試作サイクルを回すことを可能にします。

接地面積を広げて転倒と剥がれを防ぐ

巨大な造形物は重心が高く、ノズルの移動による振動で揺れやすくなります。これが転倒や剥離の原因となります。対策として、一層目の周囲に「ブリム（ツバ）」や「ラフト（土台）」を追加し、接地面積を物理的に広げることが効果的です。地面との接着力を高めることで、上部の重量を支え、造形終了まで動かない安定性を確保できます。

サポート材による自重の支持と補強

大きく張り出した形状では、重力に逆らって積層するためのサポート材が欠かせません。大型造形ではサポート材も高く積み上がるため、細すぎると折れることがあります。密度を高めたり土台を太くしたりして、重量を支えられる強度を持たせることが重要です。細長い造形物の場合は、揺れ止め用のサポート追加も有効です。

インフィルと肉厚設定による剛性確保

造形物の剛性を決めるのが、内部充填率（インフィル）と外壁の厚さです。大型モデルで材料節約のため薄くしすぎると、収縮で歪んだり割れたりします。収縮しやすい部分を考慮し、適切な密度と厚さを設定することで、歪みにくい頑丈な構造を作れます。

サポート材を最小限にする「45度ルール」の活用

機種や素材によりますが、一般的にFDM方式などの3Dプリンターでは、垂直に対して一定の角度（目安として45度程度）までなら、サポート材なし、あるいは最小限で造形が可能です。設計段階でオーバーハングを45度以内に調整したり、面取りを加えたりしてサポート材を抑制すれば、材料コスト削減に加え、除去作業と研磨時間を大幅に短縮できます。

積層痕を目立たなくするプリント方向の検討

一般的に、積層痕は層が積み重なる方向に沿って現れて目立つ傾向にあります。そのため、造形物の向きや姿勢を工夫し、積層痕が目立ちにくい位置へ配置することが大切です。

また、目線に入らない裏面にサポート材を集めれば、仕上げ研磨の範囲を最小限にできます。

研磨しやすい形状へのディテール変更

細かい凹凸や鋭角な入隅は、工具が入りにくく研磨が困難です。設計時に角を丸めるフィレット加工を施したり、狭い隙間を埋めたりすることで作業性は向上します。デザインを損なわない範囲で仕上げやすさを考慮した形状変更は、製作時間を短縮する賢い手法です。

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ENSEIマシン事業部では、3Dプリンターの輸入販売および導入支援を行っております。3Dプリンターの導入を検討している方は、お問い合わせフォームからご連絡ください。

Q1．大型3Dプリンターで一体造形するメリットは何ですか？

A1．分割造形と比較して、接合部分の強度低下を防ぎ、貼り合わせによる誤差を解消できます。また、後加工プロセスを大幅に短縮でき、開発リードタイムの短縮につながります。

Q2．巨大な造形物の安定性を確保するにはどうすればよいですか？

A2．接地面積を広げるためにブリムやラフトを追加し、適切なサポート材の配置と、内部充填率と外壁の厚さを最適化することで、構造的な安定性を確保できます。

Q3．後処理の手間を減らすにはどのような工夫が有効ですか？

A3．設計段階でオーバーハングを45度以内に調整し、モデルの向きを工夫することで、サポート材を最小限に抑え、積層痕を目立たなくできます。また、角を丸めるフィレット加工を施すことで、研磨作業の効率を向上させられます。