はじめに: 肉厚設計の重要性
3D プリント設計において、肉厚は一見単純ですが、広範囲にわたる設計パラメータです。肉厚が薄すぎると印刷不良が発生したり、構造が脆くなったりします。肉厚が厚すぎると材料が無駄になり、印刷時間が長くなります。印刷適性と構造強度の間の最適なバランスを見つける方法は、すべてのデザイナーが習得する必要がある中心的なスキルです。
lantu3D は、長期にわたるサービス実践において多くの肉厚設計の経験を蓄積してきました。この記事では、この貴重な知識を体系的に共有します。
プロセスごとの壁厚要件
3D プリント プロセスごとに、壁厚要件も異なります。
FDM プロセス: 最小の壁厚はノズル直径の 2 倍で、通常は 0.8 mm 以上であることが推奨されます。実際の設計では、十分な機械的強度を確保するために、構造壁の厚さを 1.2 mm 以上にすることが推奨されます。
SLA 光硬化: 最小肉厚は最大 0.4 mm ですが、離型と後処理を考慮して、肉厚を 0.7 mm 以上に設計することをお勧めします。
SLS 粉末焼結: サポートが必要ないため、最小壁厚は 0.7 mm に達する可能性があり、構造壁厚は 1 mm 以上であることが推奨されます。
SLM 金属印刷: 金属は熱を素早く伝導するため、壁の厚さはあまり変化しません。最小壁厚は 0.5 mm、構造壁厚は 1 mm 以上にすることをお勧めします。
肉厚と構造剛性の関係
肉厚は、部品の曲げ剛性とねじり剛性に直接影響します。機械的原理によれば、剛性は壁厚の 3 乗に比例するため、壁厚を増やすことは構造剛性を向上させる効果的な手段です。
しかし、肉厚を厚くすると問題もあります。まず、印刷プロセス中の熱応力によって変形が生じる可能性があります。第二に、厚肉部分には大量の材料が堆積し、反りやすくなります。第三に、材料の消費量と印刷時間が大幅に増加します。
合理的な設計戦略は、薄肉の強化構造を採用し、応力がかかる主要な場所に補強材を追加して、強度を確保し、重量を制御することです。
肉厚変化の設計原則
肉厚の突然の変化は印刷プロセス中に応力集中を引き起こし、変形や亀裂さえも引き起こします。設計中は次の原則に従う必要があります。
1.肉厚の変化は、突然の変化を避けるために滑らかに変化する必要があります。
2.隣接する壁の厚さの差は 50% を超えてはなりません。
3.壁が厚い領域では、放熱構造の追加を検討する必要があります。
4.大面積の厚肉エリアは、重量を軽減するために内部ハニカム構造で設計できます。
実際の設計に関する提案
さまざまなアプリケーション シナリオでは、肉厚設計を異なる方法で扱う必要があります。
外観部品: 表面品質に重点を置き、肉厚をわずかに薄くすることもできますが、加工後の強度を考慮する必要があります。
機能部品: 構造強度の確保を優先し、応力がかかる主要部品の肉厚を適切に厚くする必要があります。
組立部品: 組立応力を考慮して、ねじ接続部品の壁の厚さはねじ直径の 1.5 倍以上である必要があります。
lantu3D 設計サポート
lantu3D は、顧客が肉厚設計を最適化し、印刷のリスクを回避できるよう、専門的な設計レビュー サービスを提供します。当社の技術チームは、部品の使用状況、材料特性、プロセス要件に基づいて、パーソナライズされた肉厚の推奨事項を提供できます。
概要
壁の厚さの設計は、3D プリントを成功させるための重要な要素の 1 つです。さまざまなプロセスの壁厚要件を理解し、壁厚と構造性能の関係を理解し、合理的な設計原則を適用することによってのみ、印刷可能で実用的な高品質の製品を設計できます。
設計段階からお気軽にお問い合わせください。 lantu3D は、プロジェクトにプロフェッショナルな設計サポート サービスを提供します。