3Dプリンターを活用することで、製品開発にかかるコストや期間を大幅に削ることができます。社内への導入にあたっては、使用方法を理解することが必要です。この記事ではデータの作成から仕上げまでにある工程を解説します。
3Dプリンターはデータの形状通りに造形していくため、3Dデータが必要です。3Dデータを作成する手段は主に2つあります。
3DCADソフトを使って3Dデータを作成します。2D図面しかない場合でも、図面を参考に3Dデータを作成できます。
メリット
自由に好きな形状を作成することができます。
デメリット
ソフトの操作ができることが条件になるため、ソフトを使用する人の技術力によって作成できる形状に差が出ます。
データがなく現物しかない場合は、3Dスキャナーを使って現物から直接3Dデータを作成することができます。
メリット
データ作成ソフトを使用するよりも手軽にできます。
デメリット
スキャンできない箇所や細かい凹凸は再現できません。そのため、現物と全く同じコピー品を作成することはできません。
作成した3Dデータの形式を3Dプリンター用のものに変換します。3Dデータは他にも切削加工用、CG用、など様々な目的で作られ、それぞれの用途に合った形式があります。3Dプリンターで出力するためには専用の形式であるSTL形式に変換する必要があります。
そして変換したSTLデータをスライスソフトといわれる3Dプリンター造形用ソフトに読み込み、データの整合性をチェックしていきます。たとえば厚みが0ミリになっている壁がある場合、3Dデータ上では問題なく壁が存在しているように見えますが、実際に造形すると0mmのため肉が存在せず造形不良が起こります。こうしたことが起こらないように確認をします。
STLデータをもとに3Dプリンターを動かすためのプログラミングをします。変換したSTLデータの形状を造形するために、どのような方向、スピード、積層ピッチで材料ノズルを動かし、積層していくのかプログラムを作っていきます。プログラムが完成するとソフト上で造形のシミュレーションができるようになり、完成までの時間、使用する材料の量まで確認することができます。
3Dデータを変換したツールパスデータを3Dプリンターに入力することで3Dプリンターは造形を開始することができます。3Dプリンターで造形を開始する方法は以下の2つです。
家庭用などで用いられるデスクトップ型の3Dプリンターはスタンドアロンで使用されることが多いですが、詳細な設定が可能なプロフェッショナル向けの3Dプリンターは、PCを接続して専用の制御ソフトを使用して造形する方法がメインになります。弊社では専用の制御ソフトを必要としたプロフェッショナル向けの機種を取り扱っておりますので、形状に合わせた造形が可能です。
3Dプリンターでの造形過程では、側面の穴やカバー形状などの宙に浮いている部分を支えるために、サポート材を本体と共に出力します。そのため造形完了直後には、本体にサポート材が付着した状態です。完成にはこれらを取り除く必要があります。サポート材を除去する方法は主にブレイクアウェイ方式とソリュブル方式の2つあります。
造形物に付着したサポート材を手や工具を使用して物理的に剥離させる方法です。サポート材を除去する方法として一般的で、特別な設備を必要としない分、サポート材を剥がす時に造形物を破損させたり、形状によっては工具が届かずサポート材が残ってしまう事もあります。
サポート材を溶かして除去する方法です。サポート材をアルカリ水溶液で溶解させるので、造形物を破損させる事も取り残しもなく除去することが可能です。アルカリ水溶液に浸けられた造形物は、酸性水→水と浸し完全に中和します。特殊な設備を必要とし使われた溶剤も産業廃棄物として処理が必要なため専門の知識が必要です。
3Dプリンター出力は、積層造形タイプだと製品表面に積層の段差が生じます。それは積層ピッチ(一層一層の高さ)を小さくすることで減らすことができます。
さらに表面の美観を追求する場合は、表面を薬液で溶かす・機械加工で表面を削ることで、段差をなくし滑らかにすることができます。その分体積は減りますが、それを考慮して造形することで寸法誤差を最小限に抑えることができます。
「お客様との商談用に、持ち運びできるサイズのサンプルを作りたい」
「設計上にの問題がないか、試作を作って社内で検証したい」
このような場面でも十分に使える仕上がりを実現可能です。
3Dプリンター出力では、雄ねじ、雌ねじともにネジピッチが1mm以上（通常M6以上）であればネジ山の造形が可能です。それ以下のネジピッチでも、弊社では機械加工での追加工にてネジを加工できます。負荷がかかる箇所、抜き差しが多い箇所などはヘリサート加工にも対応します。複数部品での組み立てや、構造用部品にも使用できます。
DDD FACTORYの提供する3Dプリンター出力サービスは、樹脂・金属素材から最適な加工条件での部品製作をご提案させていただきます。データがあれば最短見積もり30分以内、最短当日出荷での対応が可能です。工場の状況などにより特急納期が不可の場合もありますが、試作・製作依頼先の候補として考えていただければ幸いです。
2D図面、現物からの製作も承ります。3Dデータを用意できない環境の方や手間を減らしたい方向けに、3Dデータ作成代行オプションもご用意しております。製品開発の試作、部品の製作は当社にお任せください。材料選定のご相談から対応しております。お気軽にご相談ください。