3D プリンティング モデル パーツのサプライヤーとして、私は 3D プリンティング業界の目覚ましい成長と革新を目の当たりにしてきました。顧客からよく問い合わせられる最も重要な側面の 1 つは、3D プリントされたモデル部品の耐衝撃性です。このブログ投稿では、耐衝撃性に影響を与える要因、試験方法、そしてサプライヤーとして製品の品質と性能を保証する方法について詳しく説明します。
耐衝撃性に影響を与える要因
材料の選択
材料の選択は、おそらく 3D プリント部品の耐衝撃性を決定する最も重要な要素です。材料が異なれば、靭性、剛性、延性などの機械的特性も異なります。たとえば、ABS (アクリロニトリル ブタジエン スチレン) は、優れた耐衝撃性、高強度、優れた寸法安定性により 3D プリントによく選ばれています。 ABS 部品は破損したり亀裂が入ったりすることなく大きな力に耐えることができるため、自動車部品、消費者向け製品、産業用機器など、耐衝撃性が重要な用途に適しています。
一方、PLA (ポリ乳酸) などの材料は ABS に比べて脆く、耐衝撃性が低くなります。 PLA は生分解性で環境に優しい素材ですが、衝撃を受けると割れたり砕けたりする傾向があります。しかし、材料科学の進歩により、耐衝撃性が向上し、より幅広い用途に適した PLA ブレンドおよび複合材料が開発されました。
ABS と PLA に加えて、3D プリントに利用できる素材は他にも数多くあり、それぞれに独自の特性と特徴があります。たとえば、ナイロンは強度、柔軟性、耐摩耗性が高いことで知られており、耐衝撃性と耐久性が必要な用途に適しています。炭素繊維強化ポリマーはさらに高い強度と剛性を提供するため、軽量化と性能が重要な航空宇宙および自動車用途に適しています。
印刷工程
3D プリント プロセスは、プリントされた部品の耐衝撃性を決定する上でも重要な役割を果たします。 FDM (溶融堆積モデリング)、SLA (光造形)、SLS (選択的レーザー焼結) などのさまざまな印刷技術では、層ごとに部品を構築するさまざまな方法があり、部品の機械的特性に影響を与える可能性があります。
FDM は最も一般的な 3D プリンティング技術の 1 つで、熱可塑性フィラメントを溶かしてノズルから押し出し、部品を作成します。 FDM 部品の層の接着力は、層が他の印刷プロセスほど強く結合しない可能性があるため、耐衝撃性の点で制限要因となる可能性があります。ただし、層の高さ、充填密度、印刷速度などの印刷パラメータを最適化することで、層の密着性を向上させ、FDM 部品の耐衝撃性を高めることができます。
SLA は、レーザーを使用して液体樹脂を硬化させて固体層を形成する樹脂ベースの 3D プリント技術です。 SLA 部品は通常、FDM 部品と比較して表面仕上げが滑らかで、解像度が高くなります。 SLA 部品の硬化樹脂は、耐衝撃性などの優れた機械的特性を備えていますが、一部の熱可塑性材料よりも脆い場合があります。ただし、適切な樹脂と後処理技術を選択することで、SLA 部品の耐衝撃性を向上させることができます。詳細については、3D樹脂プリント、当社のウェブサイトにアクセスできます。
SLS は、レーザーを使用して粉末材料を焼結して固体層を形成する粉末ベースの 3D プリント技術です。 SLS 部品は、高い強度、剛性、耐衝撃性などの優れた機械的特性を備えています。 SLS 部品の粉末粒子は焼結プロセス中に融合し、緻密で均質な構造が得られます。 SLSは、自動車部品や航空宇宙部品など、高い耐衝撃性が要求される機能部品の製造に適しています。
部品設計
3D プリント部品のデザインも、耐衝撃性に大きな影響を与える可能性があります。部品の形状、壁の厚さ、鋭い角やエッジの存在などの要因が、部品の耐衝撃能力に影響を与える可能性があります。
複雑な形状や壁が薄い部品は、単純で厚い部品に比べて衝撃により破損しやすい可能性があります。リブ、ガセット、フィレットを追加するなど部品設計を最適化することにより、部品の構造的完全性を向上させ、耐衝撃性を高めることができます。さらに、鋭いコーナーやエッジを避けると、応力集中が軽減され、亀裂の発生が防止され、部品の全体的な耐久性が向上します。
耐衝撃性の試験方法
3D プリント モデル パーツの品質と性能を保証するために、当社ではさまざまな試験方法を使用して耐衝撃性を評価しています。一般的なテスト方法には次のようなものがあります。
シャルピー衝撃試験
シャルピー衝撃試験は、材料の耐衝撃性を測定するために広く使用されている方法です。この試験では、ノッチのある試験片を振り子ハンマーで叩き、破壊時に試験片が吸収するエネルギーを測定します。シャルピー衝撃試験は、材料の靭性と衝撃下での亀裂の伝播に抵抗する能力の尺度を提供します。
アイゾット衝撃試験
アイゾット衝撃試験はシャルピー衝撃試験に似ていますが、試験片は垂直位置に保持され、自由端で振り子ハンマーで打撃されます。アイゾット衝撃試験は、材料の耐衝撃性を測定するためにも使用され、材料の靭性と衝撃下での亀裂の発生と伝播に抵抗する能力の尺度を提供します。
落下試験
落下試験は、3D プリント部品の耐衝撃性を評価するためのシンプルで実用的な方法です。このテストでは、部品を指定の高さから硬い表面に落とし、部品の損傷や故障を観察します。落下試験は、部品の衝撃に耐える能力を実際に評価するもので、さまざまな部品や材料の耐衝撃性を比較するために使用できます。
品質と性能の確保
3D プリンティング モデル パーツのサプライヤーとして、当社はお客様の特定の要件を満たす高品質の製品を提供することに尽力しています。部品の品質と性能を保証するために、当社は次の手順を含む厳格な品質管理プロセスに従っています。
材料の選択
当社は、お客様の要件と用途に基づいて、3D プリント部品の材料を慎重に選択します。当社は信頼できる材料サプライヤーと協力して、機械的特性がテストおよび認定された高品質の材料のみを使用するようにしています。
印刷プロセスの最適化
3D プリント プロセスのパラメーターを最適化して、パーツが可能な限り最高の品質と精度でプリントされるようにします。当社は高度な 3D プリント ソフトウェアと機器を使用してプリント プロセスを制御し、部品が指定された寸法と公差を満たしていることを確認します。
後処理
印刷後、部品の表面仕上げ、機械的特性、外観を改善するための後処理作業を行います。後処理操作には、サンディング、研磨、塗装、熱処理などが含まれる場合があります。
試験と検査
3D プリントされた部品に対して一連のテストと検査を実施し、指定された品質基準を満たしていることを確認します。シャルピー衝撃試験、アイゾット衝撃試験、落下試験など、さまざまな試験方法を用いて部品の耐衝撃性を評価します。また、寸法検査や外観検査を実施し、部品が指定された寸法や外観の要件を満たしていることを確認します。
結論
3D プリント モデル パーツの耐衝撃性は、耐衝撃性が重要な用途のパーツを設計および製造する際に考慮する必要がある重要な要素です。材料の選択、印刷プロセス、部品設計などの耐衝撃性に影響を与える要因を理解し、適切な試験方法と品質管理手段を使用することで、当社の 3D プリント部品が最高の品質と性能基準を満たしていることを保証できます。
高い耐衝撃性を備えた 3D プリント モデル部品の購入に興味がある場合は、詳細について、また特定の要件についてお気軽にお問い合わせください。お客様の 3D プリンティングのニーズに最適なソリューションを提供できるよう、皆様と協力できることを楽しみにしています。
参考文献
- ASTMインターナショナル。 （2018年）。プラスチックのアイゾット振子衝撃耐性を測定するための標準試験方法。 ASTM D256-18。
- ASTMインターナショナル。 （2018年）。金属材料のシャルピー衝撃試験の標準試験方法。 ASTM E23-18。
- I. ギブソン、DW ローゼン、B. スタッカー (2015)。積層造形テクノロジー: 3D プリンティング、ラピッド プロトタイピング、およびダイレクト デジタル マニュファクチャリング。スプリンガー。
