部品に適した 3D プリント プロセスを選択する方法

適切な 3D プリント プロセスを選択するには、部品が何を行う必要があるかを定義し、適切な材料を特定し、その形状、公差、または動作要件を満たせないプロセスを排除します。次に、表面仕上げ、数量、総納入コスト、リードタイムによって残りのオプションを比較します。

最初の最終候補リストとしては、実用的な設計の反復と治具については FDM、詳細な樹脂プロトタイプについては SLA、機能ポリマー部品については SLS または MJF、色または材料の組み合わせが必要なモデルについては PolyJet、適切な複雑な金属コンポーネントについては金属レーザー パウダー ベッド フュージョンを検討してください。

最終的な決定はプロセス名以上のものに依存します。材料グレード、構築方向、後処理、および検査要件はすべて、完成した部品が機能するかどうかに影響します。

調達している場合 カスタム 3D プリント部品の場合は、次のフレームワークを使用してオプションを絞り込み、有用な製造に関する問い合わせを準備します。

クイック選択ガイド: どの 3D プリント プロセスがあなたの部品に適合しますか?

最も重要な要件から始めます。表を使用して候補を特定し、候補を除外する可能性のある条件を確認します。

これらはスクリーニングの推奨事項であり、保証するものではありません。 2 つのプロセスが実行可能な場合は、それらを同じ図面、材料要件、数量、および合格基準と比較します。

FDM、SLA、SLS、MJF、PolyJet、金属 3D プリンティングを比較する

有用な 3D プリント プロセスの比較により、その方法を選択する理由と、その方法を拒否する理由がわかるはずです。

FDM: イテレーションとフィクスチャの実用的な開始点

溶融堆積モデリングでは、熱可塑性材料を層ごとに堆積します。部品の目的が形状の確認、アセンブリ レイアウトの確認、または実用的な製造支援の提供である場合は、評価する価値があります。

FDM 治具の場合、荷重の方向、接触面、および留め具の位置を特定します。サプライヤーに、充填率だけを指定するのではなく、提案されている方向と構造について説明するよう依頼してください。

場合は、FDM を優先しないでください。 必要な仕上げがルートに価値をもたらす場合を除き、小さな外観の特徴や滑らかな目に見える表面が仕様の大半を占める

レビュー FDM 3D プリンティング。 機能要件と達成可能なビルド品質が一致するプロジェクト向けの

SLA: 詳細な樹脂プロトタイプの有力な候補

光造形は、液体フォトポリマー樹脂を硬化させて固体部分を形成します。洗浄、サポートの除去、および必要な後硬化はワークフローの一部であり、完成したコンポーネントを評価する際に考慮する必要があります。 Formlabs はこれらの段階について次の記事で説明しています。 SLAテクニカルガイド.

詳細なプレゼンテーション ハウジングや、表面や形状がレビューに重要な小型コンポーネントの場合は、SLA から始めます。

プロトタイプが正しいように見えるという理由だけで標準樹脂を選択しないでください。 部品が繰り返しの曲げ、熱、または衝撃に耐える必要がある場合は、適切なグレードを評価し、それらの条件に対して検証します。

私たちの SLA 3Dプリントサービスでは、 詳細な樹脂試作のご相談に対応しております。

SLS: 複雑な機能性ポリマー部品の候補

選択的レーザー焼結では、レーザーを使用してポリマー粉末を融合します。周囲のパウダーがビルドをサポートするため、通常は専用のサポート構造が不要になります。ただし、未溶融粉末は完成した形状から除去する必要があります。 Formlabs を参照 SLS プロセス ガイド。 プロセスの基礎を説明する

材料と表面の要件がプロセスに適合する場合、機能的なハウジング、ダクト、またはブラケットとして SLS を検討してください。

場合、または必要な表面状態に過剰な仕上げが必要になる場合は、SLS を再検討してください。 密閉されたキャビティを清掃できない

機能性ナイロンコンポーネントについては、こちらをご覧ください。 SLS 3D プリンティング.

MJF: 機能性ポリマーバッチの候補

マルチ ジェット フュージョンは、薬剤と熱エネルギーを使用してポリマー パウダーから部品を形成します。デザイン、クリーニング、フィット感、仕上げを合わせて評価する必要があります。 HPの MJF ハンドブックで は、これらの関連する考慮事項について説明します。

SLS と MJF を比較する場合は、提案される材料グレードと同じ完成品仕様の見積もりをリクエストしてください。工程名だけで選ぶのではなく、適合性、外観、数量、検査を評価してください。

場合は、MJF を再検討してください。 必要な材料が入手できない場合、または完成品のコストがルートに見合わない

探検する MJF 3D プリント。 ナイロンの試作および生産部品に関するお問い合わせのための

PolyJet: モデルが色と感触を伝える必要がある場合に役立ちます

PolyJet はフォトポリマー液滴を堆積して硬化します。で説明されているように、機器と材料に応じて、モデル内の色と剛体または柔軟な領域を組み合わせることができます。 Stratasys の PolyJet テクノロジーの概要.

デザインレビューが製品の見た目や感触を示すことに依存している場合は、このことを考慮してください。

現実的なモデルが生産材料の耐久性を再現するとは考えないでください。 繰り返しの負荷または環境への曝露が成功を決定する場合は、それらの特性を個別に検証してください。

私たちの PolyJet 3D プリント サービスは、 複数の素材とカラーのプロトタイプに関するお問い合わせに対応します。

金属 3D プリント: 完全なルートを選択する

ここで、金属 3D プリンティングとはレーザー粉末床融合を指し、通常は DMLS または SLM 用語で提供されます。他の金属添加プロセスには個別の評価が必要です。

印刷と並行して、サポート、熱処理、ビルドプレートの除去、機械加工、検査を評価します。 Protolabs の記事で説明されているように、重要な嵌合フィーチャーには二次機械加工が必要になる場合があります。 金属積層造形設計ガイド.

機械加工を比較せずに、単純でアクセス可能な形状のための金属印刷を優先しないでください。 追加ルートは、実際の設計に明らかなメリットをもたらすはずです。

レビュー 金属 3D プリント オプションを利用できます。 形状やコンポーネントの統合により比較する価値がある場合は、

ステップ 1: パートが実行する必要があることを定義する

プロセスを選択する前に、明確な受諾声明を作成します。

「この部品は、この条件下で、この期間、この機能を実行しなければなりません。」

たとえば、「指定された振動テスト中にブラケットはセンサーを所定の位置に保持する必要がある」は、「ブラケットは強力でなければならない」よりも役立ちます。

外観モデル

視聴者が評価する必要があるものを指定します: プロポーション、詳細、色、透明度、質感、触覚反応。

目に見える表面を特定し、研磨、塗装、または組み立てが許容されるかどうかを確認します。撮影用の塗装済みモデルは、梱包スペース確認用の未完成品とは別ルートとなる場合があります。

試作品の取り付けと組み立て

合わせ面、クリアランス、ファスナーの位置、および位置決めフィーチャにマークを付けます。

部品を一度だけ組み立てるか、繰り返し組み立てるかを説明します。また、受け入れに寸法検査、基準コンポーネントとの組み立て、またはその両方が含まれるかどうかも定義します。

機能部品および最終用途部品

荷重、許容変形、暴露条件、期待寿命、故障基準を定義します。

必要に応じてプロトタイプの目標を分離します。あるサンプルでは外観を検証する一方で、別のサンプルでは異なる材料またはプロセスを使用して機械的動作を調査する場合があります。

仕様がそれらすべてのテストをサポートしていない限り、1 つのプロトタイプがすべての開発上の質問に答えることを期待しないでください。

ステップ 2: 材料特性を動作環境に適合させる

プロセスは、利用可能な材料がアプリケーションの要件を満たす場合にのみ適しています。

剛性、強度、靭性を区別する

失敗がその部品にとって実際に何を意味するのかを尋ねてください。

位置決め治具は折れなくても曲がりすぎると使用できなくなる場合があります。保護カバーは衝撃に耐える必要がある場合があります。クリップは、ひび割れたり保持力を失ったりすることなく繰り返し曲げる必要がある場合があります。

これらは異なる要件です。実際の破損モードが変形、衝撃損傷、または繰り返しサイクルである場合は、単一の「強度」値を使用して材料を選択することは避けてください。

マテリアル名を同等性の証明として扱わないでください

「ABS 類似」樹脂は、指定された ABS 熱可塑性樹脂と自動的に交換可能ではありません。同様に、ポリマー ファミリに名前を付けても、印刷パーツの特性が完全に定義されるわけではありません。

正確な提案グレードとそのデータシートをリクエストしてください。関連するテスト条件、ビルド方向、コンディショニング、および後処理状態を特定します。

サプライヤーが代替品を提案する場合は、それをアプリケーションにとって重要な特性と比較してください。

「高性能」材料を選択する前に条件を定義する

耐熱部品を要求するのではなく、温度、暴露時間、適用荷重、許容変形を指定します。

耐薬品性を要求するのではなく、耐薬品性と接触条件を特定してください。

詳細な要件は、適切なマテリアルと、見出しのプロパティが印象的だが実際の使用例には無関係なマテリアルを区別するのに役立ちます。

ステップ 3: 形状、公差、および表面要件を確認する

提案された部品が印刷、クリーニング、仕上げ、検査できるかどうかを検討します。

サポートとクリーニングへのアクセスを確認する

内部チャネル、密閉された空洞、深いくぼみ、薄い壁、繊細な特徴を強調表示します。

サポートや清掃アクセスが必要な場所を特定するようサプライヤーに依頼してください。内部形状については、残留物質をどのように除去するか、および清浄度をどのように検証するかについて合意します。

印刷可能な機能であっても、必要な状態で提供できるとは限りません。

機能に影響を与える許容誤差を指定する

幅広の外側カバーとベアリング シートを備えたハウジングを考えてみましょう。カバーの寸法には変動が許容されますが、ベアリングのインターフェースにはより厳密な制御が必要です。

これらの要件は個別に指定してください。ベアリングシートの公差をハウジング全体に適用すると、製造ルートが不必要に制限される可能性があります。

重要な機能ごとに、以下を特定します。

• 寸法と公差。

• 関連するデータとの関係。

• 必要な表面状態。

• 終了後に承認が適用されるかどうか。

• 検査方法や機能チェック。

層の高さは寸法公差の代わりにはなりません。図面と提案されたプロセスに対する確認を取得します。

印刷前に二次加工を計画する

穴、ねじ、または合わせ面に機械加工が必要な場合は、製造前にアクセス、ワーク保持、データム、および機械加工代を確認してください。

印刷された金属コンポーネントの場合、メイン ジオメトリが印刷可能であっても、アクセスできないインターフェイスによってルート全体が損なわれる可能性があります。

コミットする前に、印刷および機械加工された完全な部品を他の製造オプションと比較します。

表面要件を実際的な観点から定義する

「滑らか」という言葉は、設計者、機械工、検査員にとって意味が異なります。

外観表面については、参照サンプルまたは合意された視覚標準を使用します。機能面の場合は、その目的に必要な条件を指定します。

レビュー 表面仕上げオプション。 材質と公差の要件に応じた仕上げによって材料が除去されるか、コーティングが追加されるか、またはマスキングが必要かどうかを確認し、最終検査条件に同意します。

ステップ 4: 数量、総コスト、リードタイムを比較する

すぐに使用できる受け入れ済み部品のコストを比較します。

納品総コストには、準備、印刷、後処理、二次作業、検査、梱包、配送が含まれます。

印刷価格が安いということは、残りの作業が理解されている場合にのみ役に立ちます。

比較可能な見積もりをリクエストする

各サプライヤーに同じリビジョン、数量、材料要件、重要な公差、仕上げ仕様、および納期のニーズを与えます。

見積書に以下が含まれているかどうかを明確にします。

• サポートの取り外しまたは粉末洗浄。

• 洗浄、養生、または熱処理が必要です。

• 表面仕上げ。

• インサート、ねじ、機械加工。

• 検査報告書と文書。

• 梱包と発送。

合計を比較する前に、範囲内の差異を解決してください。

サンプルとバッチを個別に評価する

プロジェクトに関連する数量（初期サンプル、パイロット バッチ、予想される繰り返し注文）での価格をリクエストします。

また、注文に同一の部品が含まれているか、複数のデザインが含まれているかも確認します。

リピート注文の場合は、バッチ間で何が管理されるかを尋ねてください。生産ルートが受け入れ要件を一貫して満たせない場合、有利なサンプル価格だけでは十分ではありません。

印刷時間だけを比較するのではなく、納期を比較する

検討、スケジュール、製造、仕上げ、検査、出荷後の納期を尋ねます。

プロジェクトでサンプルの承認が必要な場合は、その段階を明示します。残りのバッチが承認後に開始されるかどうか、および改訂がスケジュールにどのような影響を与えるかを確認します。

選択方法を一般的な部品に適用する

次の例は、決定プロセスを示しています。これらは仮説上のシナリオであり、顧客のケーススタディではありません。

例 1: 塗装されたプレゼンテーション ハウジング

前提条件: デザインプレゼンテーションのために、単色のハウジングを研磨して塗装します。外装の細かいディテールが重要です。繰り返しの機械的負荷はかかりません。

推奨される開始点: 見積もりに含まれる仕上げ要件を使用して SLA を評価します。

理由: プロジェクトは細部と外観を優先しており、仕上げルートはすでに計画の一部となっています。

決定を変えるもの: プレゼンテーションが複数の色、または剛体領域と柔軟な領域に依存する場合は、PolyJet を評価します。ハウジングのスナップフィットテストを繰り返す必要がある場合は、材料を再評価してください。

ご注文前に: 目に見える表面、分割線、サポートの配置、および期待される仕上がりについて同意してください。

例 2: 繰り返しの組み立てテスト用のクリップ

前提条件: クリップは、許容可能な保持力を維持しながら、繰り返し係合と解放を行う必要があります。見た目の美しさは二の次です。

推奨される開始点: SLS および MJF で入手可能な適切なナイロン グレードを比較します。

理由: 中心的な問題は、繰り返し組み立てられた場合の機能的な動作であるため、材料と形状が候補リストの中心となるはずです。

決定を変えるもの: 最終的な射出成形クリップの寿命を予測することが目的の場合、印刷されたサンプルがどのような結論を裏付けるかを確立します。意図された生産ルートを使用した追加のテストが必要になる場合があります。

注文前に: 嵌合コンポーネント、たわみ、目標サイクル、および合否基準を定義します。大量の注文を承認する前に、代表的なサンプルをテストしてください。

例 3: 精密位置決め機能を備えた治具

前提条件: 治具は軽荷重下でコンポーネントを保持します。本体の大部分には緩い寸法要件がありますが、再現性を制御するのは 2 つの位置決め点です。

推奨される開始点: 適切な位置決めハードウェアまたは個別に完成した接触フィーチャーを備えた FDM ボディを評価します。

理由: このルートでは、機能を決定する機能に精密な作業が集中しています。

決定の変更点: 剛性、温度、摩耗、または形状によって提案された構造が不適切である場合は、SLS、MJF、または CNC 加工を比較します。

ご注文前に: データム、接触点、固定方法、および再現性チェックを確認してください。

例 4: 内部流路を持つ金属部品

前提条件: チャネルは機能的な利点をもたらしますが、従来の一体加工ルートを使用して製造するのは困難です。

推奨される開始点: アクセス可能な界面の必要な加工を含め、金属レーザー粉末床融合を評価します。

理由: 内部ジオメトリにより追加ルートが正当化される可能性があります。

決定の変更点: 粉末の除去、内部サポート、洗浄、検査が解決できない場合は、組み立てられた構造を再設計または比較します。

注文する前に: 合金、流体、動作条件、界面公差、および適用可能な漏れまたは流れのテストを定義します。

CNC 加工または射出成形を検討する必要があるのはどのような場合ですか?

別のプロセスが同じ要件をより効果的に満たせる場合は、製造ルートを再検討します。

アクセス可能な精度のジオメトリを得るには CNC 加工を検討してください

比較する CNC 加工サービスは、 形状に切削工具が使用できる場合、特定のストック材料が必要な場合、またはブランクの製造方法に関係なく、多くの重要なフィーチャーが機械加工を必要とする場合にサービスを提供します。

単純な部品の場合、印刷とその後の機械加工の追加ステップはほとんどメリットが得られない可能性があります。

複雑なパーツの場合は、組み合わせたルートが適切な場合もあります。同じ完成品仕様を使用して両方のオプションを比較します。

安定したリピート需要のために射出成形を検討

ポリマー設計が安定しており、繰り返しの需要が予想される場合は、印刷とツールベースのルートを比較してください。

工具、認定、潜在的な設計変更、単価、および予想される耐用年数を含めます。

成形がより良い選択となる普遍的な生産量はありません。実際の見積もりと現実的な需要の仮定を使用します。

プロセスを選択する前にサプライヤーに送信するもの

有益な質問により、サプライヤーは推奨事項とその制限の両方を説明できます。

提供する：

1. CAD モデルとリビジョン: 現在の設計と必要なファイル形式を特定します。

2. 寸法を記入した図面: 重要なフィーチャ、公差、データム、および表面をマークします。

3. パートの目的: コンポーネントが何を実証または実行する必要があるかを説明します。

4. 材料要件: グレードまたは必須の特性を指定します。

5. 動作条件: 負荷、温度、暴露、予想寿命が含まれます。

6. 数量: サンプル、初回注文、リピート需要を分けます。

7. 仕上げと組み立て: 外観、インサート、ねじ、機械加工を定義します。

8. 受け入れ要件: 検査、テスト、および文書化を特定します。

9. 納品要件: 必要な日付と承認段階を明記します。

に同意する 品質管理と検査範囲。 生産前の提案されたプロセスには、重要な機能を検証するための信頼できるルートが必要です。

NAITE TECH は、社内の CNC 製造と、専門の製造パートナーを通じて調整された 3D プリンティングを組み合わせています。私たちのチームは、見積もり、製造調整、合意された検査要件、および納品を管理します。

CAD ファイルと部品要件を送信して、 適切なルートについて話し合います。プロセスを選択していない場合は、部品のニーズから検討を開始できるように、アプリケーションと必須要件について説明してください。

よくある質問

機能部品に最適な 3D プリントプロセスは何ですか?

普遍的な最適なプロセスはありません。適切な材料を提供する方法を候補リストに挙げ、形状、荷重方向、動作条件、公差、完成品のコストを比較します。要求の厳しいアプリケーションの場合は、代表的なテストを使用して、提案された組み合わせを検証します。

ビルドの方向によってプロセスの正しい選択が変わることはありますか?

はい。サプライヤーに、提案された方向を示し、それが荷重、サポート接触、表面状態、および重要な特徴に与える影響を説明するよう依頼してください。許容可能な方向が組み合わせた要件を満たせない場合は、設計またはプロセスを再検討してください。

レイヤーの高さが小さいほど精度は向上しますか?

いいえ。レイヤーの高さはプロセス設定の 1 つです。すべての形状の寸法精度を確立するものではありません。図面上で公差を定義し、実際の材質、形状、仕上げ状態を確認します。

サポートフリーのプロセスでは、あらゆる内部形状が許容されますか?

いいえ。専用のビルド サポートを排除しても、クリーニングの制約は排除されません。内部通路と空洞には、未溶融材料を除去し、必要な状態を確認するための実用的なルートが依然として必要です。

公差は仕上げの前後に適用する必要がありますか?

部品を受け入れる必要がある条件を指定します。コーティング、研磨操作、またはその他の仕上げが嵌合フィーチャーに影響を与える場合は、その操作を寸法計画に含めて、最終的なコンプライアンスがどのようにチェックされるかを確認してください。

プロトタイピングと生産の間でプロセスを変更できますか?

はい、ただし、どのプロトタイプの結果が引き続き適用可能かを再評価してください。外観、フィット感、および機械的テストは、さまざまな材料およびプロセス特性に依存する場合があります。各プロトタイプが実証した内容を記録し、意図された生産ルートを使用して残りの要件を検証します。