3Dプリント素材をどのように削減しますか？
3Dプリンターが高価なフィラメントを消費していくのを見ていると、層を重ねるごとにお金が減っていくように感じるかもしれません。この記事では、3Dプリントワークフローにおける3つの重要な側面、すなわちデザインの変更、スライサー設定の調整、そしてスマートなプリント方法を通して、材料使用量を最適化する方法に焦点を当てます。これら3つの領域は、コンセプトから完成品までのプロセス全体を網羅しており、材料消費量を完全にコントロールできます。
ステージ1：3Dプリント材料を削減する部品設計
設計は3Dプリントワークフローの最初かつ最も影響力のある段階です。ここでの変更は通常、機能性への影響を最小限に抑えながら、最大の材料節約をもたらします。
中空ソリッドモデル
ほとんどの3Dモデルはデフォルトで完全にソリッドな状態になっていますが、実際にはそうする必要はほとんどありません。十分な壁厚を維持しながら内部の空洞を作成することで、必要な材料を大幅に削減できます。CADソフトウェアの「シェル」機能やMeshmixerなどの専用ツールをご利用ください。
重要な考慮事項：材料、サイズ、応力要件に基づいて最小の壁厚を決定する；樹脂排出（SLA/DLP）または空気抜きのための逃げ穴を含める。 サポートの削除 （FDM）。
重要でない領域を合理化する
非荷重支持セクションから材料を選択的に除去します。
- 低応力領域に切り欠きや溝を追加する
- ソリッド充填材の代わりに格子構造を実装することで、材料を大幅に削減します。
- トポロジー最適化（高度な CAD ソフトウェアで利用可能）を活用して、構造の完全性に貢献しない領域から材料を分析して除去します。
サポート要件を最小限に抑える
サポート構造は材料の無駄を生み、後処理を複雑にします。以下の方法で、無駄を減らす設計を行ってください。
- 鋭いオーバーハングを、サポートなしで印刷される面取りまたはフィレットに変換する
- 45度ルールに従って FDMプリンター （垂直から45°未満のオーバーハングは、印刷がサポートされないことがよくあります）
- 複雑なモデルを最適な方向に分割し、印刷後に組み立てる
追加の設計最適化
あらゆる機能の必要性と厚みを検証しましょう。機能性を付加せずに素材を消費する、単なる装飾的な要素は排除しましょう。可能であれば、パーツを若干縮小するか、複数の小さなパーツを1つのプリントジョブにまとめて接着構造（つばや裾など）を共有しましょう。
ステージ2：スライサー設定を最適化して3Dプリント材料の使用量を削減
スライダー設定は、設計最適化後の材料削減をさらにレベルアップさせます。これらの設定は材料使用量に大きく影響し、プリンターが各レイヤーをどのように作成するかを正確に決定します。
インフィルパラメータをカスタマイズする
プリントの内部構造はインフィルに存在し、材料の節約効果に優れています。装飾性や低応力のパーツの場合は、密度を5～20%に下げ、強度が重要な用途ではより高い密度（50%）を確保してください。「キュービックサブディビジョン」や「ライトニング」などの効果的なデザインを選択すると、内部の大部分を疎に保ち、上層のサポートに必要な部分に材料を集中させることができます。
壁と表面の設定を調整する
プリントの外殻は壁、つまり外周によって形成されます。構造的な安定性を確保するために、壁は必要最小限にカットします。多くの場合、3枚以上の壁ではなく、2枚で十分です。同様に、ピローイング（目に見える充填材）を防ぐのに十分な量を使用し、上層と下層の厚みを最適化するのに十分な強度を確保します。層を減らすごとに、材料使用量が直接削減されます。
サポート構造の最適化
設計上サポートを回避できない場合は、従来のグリッド パターンの代わりに、木や有機的なサポートを使用して材料のフットプリントを最小限に抑えます。内部サポートが不要な場合は、サポート密度を最小限の有効レベルまで下げ、「ビルドプレート接触」オプションを使用します。表面仕上げが損なわれる可能性のある、重要でない領域にはサポートブロッカーを適用し、オーバーハング角度の基準を若干下げることで、全体的にサポート数を減らします。
最小限の接着補助剤を選択
無駄な材料を使わずにプリントの安定性を確保できる、最も軽い接着技術を選択してください。モデルに接触せずノズルをプライミングするスカートは、材料の消費量を抑えます。材料を多く使用するラフトは、複雑な形状や問題のある材料にのみ使用し、底が狭いパーツやブリムパーツにはブリムを使用してください。 反り 傾向。より高い接着力が必要な場合は、幅/厚さを機能的に最小限に設定してください。
ステージ3: 3Dプリント材料を削減するためのスマートプリントプラクティスの実装
デザインやスライサーの設定に加え、材料の消費量は一般的な印刷方法に大きく左右されます。これらの技術は印刷プロセス全体の効率を最大限に高め、廃棄物の削減に役立ちます。
サポート削減のための戦略的ローテーション
プリントベッド上でのモデルの向きは、必要なサポート材の量に大きく影響します。プリント前に、スライサーのプレビュー機能を使って様々な向きを確認しましょう。回転角度を何度か試して、サポート材とオーバーハングを最小限に抑えられる角度を見つけましょう。45度回転させるだけで大きなサポート材が除去できる場合が多く、後処理の時間と材料を節約できます。
より薄いデザインのためのより強い材料
使用する場合 より強力な3Dプリンターフィラメント （のように PETG、 ABS、 または ASA 標準的なPLAの代わりに、より薄い壁やより少ない充填材で部品を設計し、より厚いPLAと同等の強度を維持できる可能性があります。 parts.This さまざまな材料の特性を理解し、その知識を設計上の決定に組み込む必要があります。
軽量化のための低密度材料
密度の高い材料は、同じ体積でより多くの質量を生み出します。より低密度のフィラメント（強度要件を満たすことを前提とします）を選択すると、複数の部品を製造する際に使用するプラスチックの総重量を削減でき、大量生産時のコスト削減につながる可能性があります。
定期的なEステップ校正
プリンターが必要なフィラメント数を正確に出力できるよう、エクストルーダーのステップを頻繁に調整してください。これにより、過剰な押し出し（プラスチックが多すぎて材料が無駄になる）や、部品の強度低下や故障につながる押し出し不足を防ぐことができます。基本的な100mm押し出しテストで発見・修正できる差異は、すべての印刷物に影響を及ぼす可能性があります。
定期的なノズルメンテナンス
3Dプリンターのノズルを頻繁にクリーニングし、摩耗したら交換することで、部分的な詰まりや押し出しの不均一によるプリントの失敗を防ぐことができます。ノズルを適切にメンテナンスすることで、材料の流れが一定になり、プリントの失敗で材料が無駄になる可能性が低くなります。
フィラメントの適切な保管
フィラメントは乾燥剤を入れた密閉容器に保管してください。湿気による印刷品質の低下を防ぐためです。印刷中、濡れたフィラメントは蒸気を発生させ、ポップ音、押し出しムラ、層間接着の弱化などの原因となり、印刷の失敗や材料の無駄につながることがよくあります。
より少ない材料でより多く印刷します!
削減 3Dプリント素材 消費量の増加は、設計、スライス、そして造形技術における協調的な対応を必要とします。品質を犠牲にすることなくフィラメント使用量を削減するには、モデルを中空にし、サポート材を減らし、充填設定を最大化し、機材を良好な状態に保つことが重要です。これらの方法により、有用な造形物が得られ、コスト削減と環境への影響低減につながります。ワークフローのあらゆる段階の技術を組み合わせることで、材料効率は自然と向上し、あらゆるジョブの進め方が変わります。
