積層造形の世界では、3D プリントがオブジェクトの作成とカスタマイズの方法に革命をもたらしました。しかし、熱の力を利用することで、熱成形と呼ばれるプロセスを通じて 3D プリントした作品を次のレベルに引き上げることができることをご存知でしたか? この魅力的な技術について詳しく見ていきましょう。
3Dプリント熱成形とは何ですか?
洗練されたヘルメットのプロトタイプや柔軟な靴のインソールを 3D プリントしたばかりで、それを特定の形状や曲線に完全に適合させる必要があると想像してください。そこで熱成形が役立ちます。基本的に、これは後処理ステップであり、熱を使用して 3D プリントの材料を柔らかくし、希望の形状に成形または成型できるようにします。
熱成形を理解する
熱成形は、簡単に言えば、熱成形とも呼ばれ、プラスチックの物体を軟化点まで加熱し、冷却して硬化する前に目的の形状に加工するプロセスです。この技術は、ABS、PLA（一部制限あり）、ナイロン、PETG などの熱可塑性材料から作られた 3D プリントに特に役立ちます。
3D プリンティングを理解する
3D印刷、または付加製造は、デジタルモデルを使用して 3 次元オブジェクトを作成するプロセスです。オブジェクトをレイヤーごとに構築することで、複雑なデザインとカスタマイズが可能になります。一般的な材料には、プラスチック、樹脂、金属などがあります。この方法は、プロトタイプ、カスタム部品、および小ロット生産に特に役立ちます。
3D プリント熱成形はどのように機能しますか?
このプロセスは、3D プリントが完了した後に始まります。部品がプリントされると、多くの場合はオーブンまたは専用の加熱装置で加熱されます。使用される温度は、材料の形状や完全性を損なわずに材料を柔らかくするために慎重に制御されます。
材料が所定の温度に達すると、金型に入れられるか、特定の形状にプレスされます。この成形ステップにより、印刷プロセスによるわずかな寸法誤差を修正したり、表面の質感を改善したり、他のコンポーネントとよりよくフィットするように形状を変更したりすることができます。
熱成形を使用する理由
熱成形が 3D プリント部品に有益である理由はいくつかあります。
改善された精度
3D プリントされた部品には、小さな不正確さや欠陥が伴う場合があります。熱成形によりこれらの問題を修正し、部品の寸法精度と全体的な品質を向上させることができます。
強化された機械的特性
部品を加熱して成形することで、その機械的特性を向上させることができます。部品の冷却方法や成形方法によっては、強度や柔軟性が向上する可能性があります。
カスタマイズ
印刷後、熱成形により微調整やカスタマイズが可能になります。これは、特定の要件を満たすために正確な調整が必要になることが多い試作や小規模生産で特に役立ちます。
表面処理
熱成形は、3D プリントされた部品の表面を滑らかにするのに役立ちます。これにより、部品の見た目がより魅力的になり、塗装やコーティングなどのさらなる仕上げ工程の準備が整います。
3Dプリント熱成形の材料
3D プリントの素材すべてが熱成形に適しているわけではありません。金属や特定のセラミックなど、一部の素材は硬すぎたり、融点が高すぎたりするものもあります。しかし、この分野で優れた性能を発揮する主要な素材がいくつかあります。
- 熱可塑性プラスチックナイロン、PLA（耐熱性を高めるための添加剤入り）、ABS、PETG などの材料は、加熱すると柔らかくなり、形を変えることができるため、優れた候補となります。
- フレキシブルフィラメントTPU (熱可塑性ポリウレタン) などの柔軟性を重視して設計された材料も熱成形が可能で、よりクリエイティブな用途が可能になります。
3D プリントにおける熱膨張の管理
3D プリンターの熱クリープは、ホットエンドからの熱がフィラメント パスを伝わってフィラメントが早期に軟化し、ノズルが詰まる可能性がある場合に発生します。この問題に対処するには、ファンまたはヒートシンクを使用してホットエンドの周囲の空気の流れを改善して適切な冷却を確保し、フィラメント パスを断熱して熱伝達を最小限に抑えます。
3D プリントから型を作ることはできますか?
はい、3Dプリンターでマスターモデルを最初に作成することで、3Dプリントから型を作ることができます。印刷したら、マスターをシリコンなどの型作り材料で包み、硬化後にマスターのネガ型を作ります。この型を使用して、さまざまな材料で最終部品を鋳造できます。高品質の 3D プリントされた金型BOYI は、お客様のニーズを満たすプロフェッショナルな 3D 印刷サービスを提供します。
3D プリントにおけるヒートブレークとは何ですか?
3D プリントのヒート ブレークは、ホットエンドからの熱が押し出し機の冷たい領域に移動するのを防ぐコンポーネントです。これは熱バリアとして機能し、フィラメントがホットエンドに到達する前に軟化したり詰まったりするのを防ぎます。
まとめ
熱成形を 3D 印刷プロセスに組み込むと、部品の品質と機能を大幅に向上できます。追加の手順が必要になり、慎重な制御が必要になりますが、機械的特性、表面仕上げ、精度が向上するという利点があるため、製造ツールキットに追加する価値は十分にあります。
Q＆A
3D プリンターの熱暴走は、通常、温度センサーの故障、ヒーター カートリッジの問題、配線不良、またはファームウェア設定の誤りが原因で発生します。すべてのコンポーネントが正常に動作し、接続が安全であることを確認してください。
PLA プリントの耐熱性を高めるには、プリントをオーブンで約 70～80°C (160～175°F) で 30 分～ XNUMX 時間加熱してアニールします。このプロセスにより、PLA の結晶化度が高まり、耐熱性が向上します。
はい、PLA は熱で曲げることができます。PLA を約 60 ～ 70°C (140 ～ 160°F) に加熱すると、曲げたり形を整えたりできるほど柔軟になります。変形や溶解を引き起こす可能性があるため、過熱しないように注意してください。オーブンまたはヒートガンを使用して、熱を均等かつ慎重に加えます。
はい、ヒートガンで 3D プリントを滑らかにすることができます。プリントの表面に低温設定で熱をゆっくりと当て、ヒートガンを均等に動かして、過熱や素材の焦げを防ぎます。このプロセスにより、レイヤー ラインが減り、表面の滑らかさが向上します。
3D プリンターのベッドが熱すぎると、印刷物の反りや変形、接着不良、印刷面の損傷などの問題が発生する可能性があります。過度の熱により、印刷物の下の層が柔らかくなりすぎて適切に接着しなくなり、印刷が失敗したり、層の接着が不均一になったりする可能性があります。
カタログ： 3D プリント ガイド
この記事は、BOYI チームのエンジニアによって執筆されました。Fuquan Chen は、ラピッドプロトタイピング、金型製造、プラスチック射出成形の分野で 20 年の経験を持つプロのエンジニア兼技術専門家です。
