技術者が語る 3Dプリンターのいろは

機械加工のような職人さんはいない！

3Dプリンターの造形物をより設計者の望むものにするための、3Dモデルの作り方を解説します。3Dプリンターの造形フローは図1にあるように3Dデータを直接加工に用いるので、寸法公差などの概念をもちません。図2を見てください。嵌めあいの部品を設計する際はJISなどでもこのように片側公差を運用しています。この部品を切削などで作る場合は、加工する職人さんが寸法公差をみながら、部品の使い方を考慮して嵌めあいできるように加工します。しかし、３Dプリンターの場合は...

図1

3Dプリンターで造形するなら、モデルは中央公差にて設計！

造形のバラつきが±0.2mmの３Dプリンターで左の図のモデルデータのまま造形すると、３Dプリンターはデータ上のφ１０mmの棒とφ１０mmの穴しか理解できません。ということは、棒穴共にφ10を中心に造形するので、例えば棒がφ１０.２mmで、穴がφ９.８mmになったりすることもあります。この場合棒は穴に入れることができません。棒を穴に確実に通したい場合は図３のように棒φ9.8mm、穴φ10.2mmになるようにモデルを設計します。

公差はどのくらいに設計すればいいの？

では、３Dプリンターで造形する際に、公差はどのくらいにする必要があるでしょうか？３Dプリンターの方式やマシン、また造形方向によって造形物のバラつきは変わってきます。例えば、FDM方式に比べ、マテリアルジェット方式やSLA方式（光造形）のほうが細かいものを造形することが得意なため、比較的ばらつきも小さくなりますし、上記の図のような円形状だと円の中心線が積層方向と一致するほうがばらつきは小さくなります。お使いの３Dプリンタに合わせて公差を設定し、モデルに反映することでよりクオリティの高い造形物を作成することが可能となります。

（丸田 和弥）