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3Dデータ作成のコツ〜形状再現編

By in 3Dデータ作成のコツ on 2012年2月3日

今回は、「微細な形状」や「鋭角な形状」の上手な再現方法です。

たいていのデータには、どこかしら細かい形状部分があるはずです。
よく「神は細部に宿る」と言われますけど、こういう細かい部分を上手く
再現出来れば、品質はやっぱり一段上がります。
それに、

後加工を想定してる場合なら、無駄な手間を省くことに繋がったりします。
何かとお得な情報満載ですので、がんばって最後までついてきてくださいね!

では早速、微細形状から行きましょう。

一口に微細形状と言っても、出力する機械によって再現限界が変わってきます。
インターカルチャーで主に取り扱っている造形機は、大きく分けて

・粉末造形
・光造形

この二種類です。(その他、HD3500やウッドライクなどもありますが)

このうち、形状再現度が高いのは、光造形です。
条件にもよりますが、0.3mm〜0.5mm程度の形状なら再現される可能性はあります。
(※形状の再現を保証するものではありません)

粉末造形は、光造形よりちょっと微細形状再現度は低く、
0.8mm以下の形状は原則再現保証は出来ません。

3Dプリントによる、微細形状の再現は、あくまでも
造形機のスペックによるところが一番大きいので、
そこはまず基本としてしっかり押さえておいてください。

今回の話は、それを踏まえた上で、工夫出来る箇所についてのお話です!
「なんだ、結局造形機のスペック次第か…」と落胆する顔が見えるような気もしますが(笑)
ちゃんと理解すれば、色々工夫次第で造形品質を上げることは可能なんです。

例えば、0.5mmの円筒形状の再現

これを立てて造形した場合と、寝かして造形した場合どんな違いが出るでしょうか?

一目瞭然ですが、寝かせた場合円形状が殆ど円になってないですね…。
簡単に計算すると、ZP0.15(インターカルチャーの光造形機の積層ピッチ)の場合、
0.5mmの円筒形を寝かせてしまうと、円の形状を0.5mm÷0.15mm=3(あまり0.05mm)

ざっと3層分の積層で円形状を再現する形になってしまいます。
これでは、円と言えるかどうか微妙なところです。

それと比べると、0.5mmの円筒形状を立てて造形した場合は、
ちゃんとレーザーの動きを制御して、丸を描いてくれますので、
ガタガタのないしっかりとした円形状を再現してくれます。

じゃあ、今度は同じ形状を斜めに配置してみましょう。

これは最悪です…。

円形状も出てない上に、長手方向の再現もガタガタになってしまってますね。
縦横の良くない条件が両方出てしまってます。
斜めにずれながら積層されているので、下の面との食付き面積も少なく
強度的に脆くなっちゃって良い事ありません。

今、強度の話が出たので、少し横道にそれますが、造形方向の違いによって
強度(曲げ強度)にも違いが出てきますのでそこに触れておきます。

・粉末造形の基本原理→ナイロン素材の粉末に高熱のレーザーを照射して溶かして形をつくる
・光造形の基本原理→エポキシ系の光硬化樹脂に紫外線レーザーを当てて硬化させて形をつくる

両方に共通するのは、平面方向の造形は
「素材を化学変化させて硬化させているので、一定の強度が有る」
ということです。

それに比べてですが、縦方向については、1層毎に区切りを付けて
下の層と食い付かせているので、どうしても積層と積層の間は強度が弱くなってしまいます。

さっきの、φ0.5mmの細い棒。

これを手で曲げると、縦方向で造形したものは、
積層の部分で、結構簡単に折れてしまいます。
(※もちろん棒の直径が太くなれば、ちょっとやそっとでは折れませんが…)

逆に寝かせて造形した方は、樹脂の持つ靭性が生かされて、
そのおかげで結構たわんでくれますので、直ぐにパキッと折れる感じではありません。

樹脂の種類にもよりますが、爪をパチっと勘合させるような事も可能
と言えばイメージしやすいかもしれません。

データーの造形目的によっては、ちょっと形状再現を犠牲にしても、
パーツ全体の強度を優先したい場合もあると思いますので、
造形方向と形状再現、強度の関係を良く考えて、
ケースバイケースで使い分けるのが3Dプリントマスターへの近道です。

と、この辺りで、今回はちょっと長くなったので、続きは次回にて!
(中村)



☺☺続きはコチラ☺☺疑問を解決して Let’ 3D printing !形状再現編2

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