3Dプリンティングは、丈夫なパーツを作ることも、壊れやすいパーツを作ることもできますが、その違いは多くの場合、インフィルという1つの設定にかかっています。初めてのユーザーの多くは、弱い構造、長いプリント時間、または無駄な材料に苦労しています。機能部品やプロトタイプをプリントする場合、インフィルの仕組みを知ることで、コストのかかるミスを避け、プリントからより良い結果を得ることができます。
インフィルとは、3Dプリントされた部品の内部構造を指します。外殻を支え、パーツに強度を与えます。インフィルのパターン、割合、方向はすべて、パーツの強度、重量、印刷速度に影響します。適切なインフィルの選択は、パーツの用途と要件によって異なります。
インフィルが何をするものなのかがわかったところで、インフィルの正しい使い方を見て、プリントでより良い結果を得たいと思うことでしょう。このガイドでは、インフィルの種類と密度を説明し、あなたのプロジェクトに最適なインフィルを選ぶお手伝いをします。
3Dプリントにおけるインフィルの基本
インフィルは単なる充填材ではありません。すべての3Dプリント部品の構造の重要な部分です。ここでは、インフィルの役割とその重要性について説明します。
インフィルの定義と機能
インフィルとは、3Dプリント部品内の内部支持構造のこと。外壁と外壁の間の空間を埋めるものです。外からは見えませんが、内部ですべてを支えています。
その主な仕事は強度を与えることだ。最上層を支え、崩壊を防ぐ。また、パーツの形状を保持し、荷重を支える働きもある。最小限のサポートしか必要としない部品もある。また、応力や磨耗に対応するために、より多くのものを必要とする部分もある。
インフィルは構造の完全性にどのような影響を与えるのか？
インフィルは部品の強度に影響する。インフィルを使えば使うほど、部品は強くなります。しかしそれは、より多くの時間とより多くの材料を意味する。
インフィルパターンの種類も強度に影響する。パターンによっては、力がよりよく広がるものもある。また、印刷速度が速いパターンもあります。部品に重量を加えたり、圧力に抵抗したりする必要がある場合は、インフィルの密度が高く、強度の高いパターンが有効です。
インフィルと素材使用の関係
インフィルは材料を消費する。高密度であればあるほど、より多くのフィラメントや樹脂を必要とします。10%のインフィル率では、パーツは軽く柔軟に感じられます。80%では、重くしっかりとしたものになります。
インフィルを増やすと印刷時間も長くなる。つまり、トレードオフの関係にある。低インフィルでは時間とコストを節約できますが、強度は犠牲になります。高インフィルでは、より挑戦的な部品が得られますが、待ち時間が長くなり、より多くの材料を使用することになります。
一般的なインフィル・パターンとその用途
インフィルのパターンが異なれば、強度、柔軟性、軽量性が変化する。 3Dプリント.それぞれのタイプには長所がある。正しい選択は、部品の目的によって異なります。
コンセントリック・インフィル・パターン
同心円状のインフィルは、外壁の形状に沿っている。外殻を模倣したリングを部品の内側に作ります。このパターンは、滑らかな表面仕上げを提供し、特に曲面に適しています。強度は少し増しますが、見た目が重視されます。耐荷重よりも美観が優先される場合によく使われます。
ライン・インフィル・パターン
ラインインフィルは、各レイヤーごとに平行な直線で動く。方向はレイヤー間でわずかにずれる。グリッドよりも少ない材料で、より速くプリントできる。しかし、強度は弱い。このパターンは、機能を第一の目的としない、視覚的なモデルや迅速なドラフトに適しています。
ジャイロイド・インフィル・パターン
ジャイロイド・インフィルは、層から層へと同じように繰り返されることのない、流れるような3Dカーブを描く。軽量でありながら、高い強度と優れた柔軟性を提供します。このパターンは、ねじれや曲げに直面する部品に最適です。機能部品や耐衝撃部品によく使用されます。
オクテット・インフィル・パターン
オクテット・パターンは、三角形と対角線を組み合わせたもの。これは強力で立体的な格子を形成する。このデザインにより、優れた強度対重量比を実現。多方向からの圧力にも耐えます。軽量設計を維持しながら高い機械的強度を必要とする部品に最適です。
ライトニング・インフィル・パターン
ライトニング・インフィルは、稲妻のようなランダムな経路に似ている。モデルの上部のみをサポートします。材料はほとんど使わず、印刷も速い。このパターンは、ビジュアル・モデルや プロトタイプ 最小限の強度を必要とするもの。機能部品には適さない。
三角形インフィル・パターン
三角形を幾重にも重ねたパターン。三角形はしっかりとしたサポートを与える。このパターンは圧力によく耐える。重い荷物を運ぶ部品に適しています。単純なパターンに比べて印刷に時間と材料がかかるが、強度がそれを補う。
クロス・インフィル・パターン
十字の模様が細かいプラス記号のように見える。印刷速度が速く、使用する材料も少ない。しかし、強度は低い。軽量モデルや応力の少ないパーツには効果的です。手早く簡単だが、ヘビーデューティーな用途には向かない。
インフィル密度の説明
インフィル密度は、3Dプリントの強度、軽さ、スピードに影響します。スライスソフトウェアで最も重要な設定の1つです。
インフィル密度とは何か？
インフィル密度とは、部品の内部を充填するために使用される材料の量です。パーセントで測定されます。0%のインフィルはパーツを中空にします。100%のインフィルはソリッドになります。
密度が高いほど強度が増し、重量も増す。密度が低いと時間と材料の節約になる。
標準密度範囲とその用途
- 0%-15%:ビジュアルモデルやディスプレイ用として使用される。パーツは軽量で印刷が早いが、弱い。
- 20%-40%:ほとんどの機能部品に適している。材料を節約しながら適度な強度が得られる。
- 50%-70%:定期的なストレスに対応する丈夫な部品に適しています。
- 80%-100%:高荷重または衝撃を受ける部品に使用される。これらのプリントにはより多くの時間を要し、より多くの材料を使用します。
最適なインフィル密度とは？
最適な密度は部品の用途によって異なります。重量や応力のかからない部品であれば、通常15-20%で十分です。耐荷重部品や可動部品には、40～60%のバランスが理想的です。ヘビーデューティー用途の場合は、それ以上にしてください。
必要でない限り、100%の使用は避けること。100%を使用すると、ほとんどの場合、印刷時間と材料費が増えるだけで、大きなメリットはありません。
インフィルの選択に影響を与える要因
適切なインフィルの選択は、いくつかの事柄に左右される。パーツの使用方法、印刷される材料、レイヤーの配置などです。
プリントの目的機能的か装飾的か
装飾的なパーツであれば、それほど強度は必要ありません。低いインフィル密度と基本的なパターンを使用することで、時間とフィラメントを節約できます。
機能的な部品は、重量を保持したり、力に抵抗できなければならない。このような部品には、より高いインフィルとより強いパターンが必要です。機械や工具に使用される部品は、展示品よりも内部でより多くのサポートを必要とします。
最適なインフィルのための材料の検討
材料によってインフィルに対する挙動は異なります。PLAは硬いので、インフィルが少なくてもうまく印刷できます。柔軟性のあるTPUは、たるみを防ぐためにインフィルを多くする必要があるかもしれません。
素材によっては収縮や反りが大きくなります。インフィルを強くすることで、それらの影響に耐えることができます。材料費も重要です。高価なフィラメントを使えば、インフィルを低くしてコストを抑えることができるかもしれません。
レイヤーの高さとインフィル密度への影響
レイヤーの高さは、インフィルとアウターシェルの接合強度に影響します。厚いレイヤーは印刷速度が速いですが、接着が弱い場合があります。薄いレイヤーは、より滑らかなプリントと優れた強度を生み出しますが、より多くの時間を必要とします。
厚いレイヤーを使用する場合、接着の弱さを補うためにインフィルの密度を高くする必要があるかもしれません。繊細な層であれば、インフィルの密度が低くても構造体を十分に支えることができる。
結論
インフィルとは、3Dプリントされた部品の内部構造を指します。強度、重量、プリント速度、材料の使用量に影響します。適切なインフィルのパターン、割合、セットアップはすべて、パーツの目的によって異なります。軽いパーツはインフィルが少なくて済みます。強度の高いパーツには、より多くのインフィルが必要です。適切な組み合わせを選択することで、より効率的に印刷し、より良い結果を得ることができます。
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ケビン・リー
レーザー切断、曲げ加工、溶接、表面処理技術を専門とし、板金加工において10年以上の実務経験があります。シェンゲンのテクニカルディレクターとして、複雑な製造上の課題を解決し、各プロジェクトにおける革新と品質の向上に尽力しています。
