「精度の違い: Figure 4 vs. デスクトップ光造形 – 完全なアッセンブリモデルでの比較分析」

量産グレードに求められる精度とは?

3Dプリンターが最も利用されている分野が形状試作ですが、最も期待されている領域がパーツ等など最終品の製造です。これまでプラスチックの最終品の製造は射出成形などの金型量産が中心でしたら、3Dプリント技術の進化で、3Dデータからのダイレクトな製造が徐々に登場しつつあります。

今回ご紹介するFigure4 3Dプリンタ―とリジッドグレイも成形品レベルが作れる機種として期待が集まります。その中でも今回は嵌め合わせやアッセンブルの精度の事例をご紹介します。

嵌め合わせの課題

現在、3Dプリンターは手ごろな価格で様々な機種が登場していますが、とりわけ形だけの確認であればほとんどの機種が対応していますが、その一方で、嵌め合わせの実現には、まだほとんどの3Dプリンターが繰り返しの検証が必要です

特に複数のパーツを嵌め合わせるアッセンブルパーツの試作においてはいくつかの課題が残っています。

クリアランスの課題

篏合を作る場合、多くの3Dプリンターで課題となるのがクリアランスの問題です。特に、複数の部品を組み合わせる際には、微妙なズレやギャップが生じることが少なくありません。特に、パーツとパーツが組み合わさるクリアランス部分の調整が必要になります。

何度も試作できるのが3Dプリンターのメリットですが、パターンを検証する分だけ、時間がかかります。

また、3Dプリンタ―は積層しながら形にしていくため、造形方向によって精度が異なり、ズレによってはまらない場合もあります。


外部環境による影響(湿度、温度変化など)での変形や劣化


表面の荒れや不均一な仕上がりによる見た目の問題

デスクトップ型光造形3Dプリンターとの比較

それでは実際に、デスクトップ型3Dプリンターとの比較検証を行っていきたいと思います。デスクトップ型でどこまで嵌め合わせのレベルが出せるのか、主に、嵌め合わせ精度、見た目の滑らかさ、高精細さ、耐久性や強度、耐候性などの劣化などの面からご紹介してまいります。

使用するパーツ

いくつかの複数のパーツを組み合わせて検証するため、なるべく複数パターンの嵌めあいができるように、以下のパーツを選定しました。材料は一般的なスタンダード硬質材料を使用します。

100万円以下の光造形3Dプリンター検証

光造形3Dプリンターは、UV硬化性レジンに紫外線を照射して硬化して形にします。最近では100万円以下の光造形3Dプリンタ―でも優れた性能を発揮します。

実際に造形が完了したものになります。100万円以下の光造形3Dプリンターは造形方向によって微妙な形状の差が出るため、なるべく同じ方向でプリント設定を行いました。100万円以下の光造形機もかなり品質が向上していますが、成形品レベルには遠いのが現状です。

微妙な仕上がりの違い

嵌めあうかどうかの検証

細かい精度の違い

水平レベルの仕上がりの比較

100万円以下はサポート跡が残りやすい

 Figure4の利点

次はFigure4でプリント検証を行います。Figure4ではリジッドグレイを使用して検証をおこないました。リジッドグレイは、Figure4の材料の中でも、成形品に匹敵する滑らかさ、高精細さ、耐候性、耐久性を持つ材料です。特に、他の光造形3Dプリンターと異なる点が、耐候性です。一般的に光造形3Dプリンターの材料は紫外線で劣化や形状変化が進みますが、リジッドグレイは高い耐候性によって最終品としても使用が可能です。

Figure4のプリント設定

Figure4のプリント設定は、その高い性能を最大限に引き出すためのものです。精度や速度、材料の特性に合わせて最適化されており、これにより一貫した高品質な造形が可能となっています。

材料 Rigid Gray
積層ピッチ 50μm
造形品質 Premium
配置 4 個/1 造形
造形時間 約 6 時間 50 分/1 造形
使用材料量 約 107g(サポート含む)/1 造形
材料コスト 3,000円~

高い嵌め合わせ精度


高精細さ


耐久性・強度


耐候性

Figure4でアッセンブルパーツの試作から
小ロット量産まで

今回レポートしたようにFigure4を使うと、複雑なアッセンブルパーツの試作も可能になります。 機能検証のプロトタイピングなどだけではなく、ロットが少ない小ロットパーツの量産にも使用が可能です。金型を作成しなくても、低コストから始めることが可能です。

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機種/Figure 4(フィギュア4)

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