選択的レーザー焼結 (SLS) 3D印刷は、機能的なプロトタイプと低容量生産のためのゲームチェンジャーです。, サポート構造のない高強度部品, のような耐久性のある素材を使用しますPA12 そしてPA11. しかし、最高のSLSプリンターでさえ、設計が不十分な部分を修正することはできません: 薄い壁はゆがむかもしれません, 閉じ込められた粉末は機能性を台無しにする可能性があります, そして無視された収縮はアセンブリを壊す可能性があります. 成功の鍵? 証明された後SLS 3D印刷のためのデザインのヒント. このガイドは崩壊します 8 デザインを最適化するための実用的な戦略, 実世界の例があります, データ, そして一般的な落とし穴の解決策 - あなたは強い部品を取得します, 正確な, 使用する準備ができました.
SLSの設計が重要な理由 (そして、それなしで何がうまくいかないか)
SLSのユニークなプロセス - レーザーを備えたプラスチックパウダーをじっとする - FDMまたはCNC加工で直面しない特定のデザインの課題を作成します. 悪いデザインがつながる可能性があります:
- 反り: 大きな平らな表面または不均一な壁の厚さが熱を閉じ込めます, 冷却中に部品を曲げます (まで 4% PA12の収縮).
- 粉末残留: 中空の部品または閉じたチャネルは、介入していないパウダーをトラップします, 体重を追加し、部品を弱める.
- 脆さ: 薄い壁や細い特徴は、後処理中に簡単に壊れます (例えば。, サンドブラスト) または使用します.
- 問題に適合します: クリアランスが少なすぎる交配部品は融合します; アセンブリを緩めすぎます.
例: 0.4mmの薄い壁でPA12ギアを印刷したスタートアップ. 冷却中にギアがゆがみ、その後壊れました 10 テスト回転. デザインを1.3mmの壁に調整します (SLSごとのベストプラクティス), 次のバッチは続きました 500+ 回転 - 反りはありません, 破損はありません.
ヒント 1: マスター壁の厚さ (反りは避けてください & 脆さ)
壁の厚さは、強力なSLS部品の基礎です. 薄すぎる, パーツワープまたはクラック; 厚すぎる, そして熱が蓄積します, 内部応力を引き起こします. これらのルールに従って、それを正しくしてください:
SLSの壁の厚さの重要なガイドライン
| シナリオ | 最小厚さ | 推奨される厚さ | なぜそれが機能するのか |
|---|---|---|---|
| サポートはありません (スタンドアロンパーツ) | 0.6mm (PA12) | 1.3mm (PA12) | サンドブラスト中の脆性を防ぎます; ワーピングを減らします. |
| サポート付き (強化部品) | 0.5mm (PA12) | 0.7mm (PA12) | サポートは安定性を追加します, しかし、より薄い壁には耐久性が必要です. |
| 最大厚さ (任意の部分) | - | ≤4mm (すべての材料) | 厚い壁が熱を閉じます, 収縮と表面の欠陥につながります. |
間違いを避けるためのプロのヒント:
- 厚さを一貫して保ちます: 突然の変化 (例えば。, 1mm壁から3mmの壁まで) ストレスポイントを作成します - 段階的な遷移を使用します.
- 弱い領域を強化します: 厚さ1〜2mmの補強材を薄い壁に加えます (例えば。, ブラケットのベース) 強さを高めるため.
ケーススタディ: 0.8mmの壁を備えたPA11手術ガイドを設計した医療機器会社. 30% 滅菌中にひび割れたガイドの. 壁を1.3mmに増やし、補強剤を追加すると、故障率が0％に減少しました。 $2,000 再版で.
ヒント 2: パウダーを簡単に除去するための設計 (閉じ込められた残留物はありません)
SLSはサポートを使用していません。. このパウダーを除去する方法を設計しない場合, それは:
- 不要な重量を追加します (まで 15% 部品の総重量の).
- 可動部品をブロックします (例えば。, ヒンジまたはギア).
- 内部ギャップを作成することにより、部品を弱めます.
粉末の除去を最適化する方法:
- 大きく追加します, アクセス可能な粉末避難穴:
- 最小直径: 3.5mm (大きい方が優れています。5mmの穴は掃除をスピードアップします).
- 中空の部分の反対側に穴を置きます (例えば。, 容器の上下) 気流を作成します.
- 内部チャネルを滑らかに保ちます: 鋭い曲がりや狭いセクションを避けてください (3mm未満) そのトラップパウダー. 段階的な曲線を使用します (半径≥5mm) 簡単に掃除するため.
- 閉じた空洞を避けてください: 中空の部分が必要な場合, 完全に密封しないでください - 小さな3.5mmの穴は誰よりも優れています.
例: ドローンメーカーがPA12バッテリーケースを1つの2mmパウダーホールで印刷しました. 内部で圧縮されたパウダー, ケースを意図したよりも10g重くする. 2つの5mm穴で再設計すると、削除できます 99% パウダーの - 節約重量とバッテリーのフィットを改善します.
ヒント 3: 穴を最適化します & チャネル (縮小と戦う)
SLSパーツは、冷却中に3〜4％を縮小します - FDMまたはCNC以上. この収縮は、穴やチャネルで最悪です, 部分的に閉じたり、誤ったりすることができます. これらのヒントを使用して、それらを正確に保ちます:
穴 & チャネル設計ルール:
| 特徴 | デザインのヒント | なぜそれが機能するのか |
|---|---|---|
| 円形の穴 | 代わりにティアドロップまたはダイヤモンドの形を使用してください. | 丸い穴は不均一に収縮します; Teardropの形状は、サイズをより良く維持します. |
| 垂直穴 | ビルドプラットフォームに平行な穴を印刷します. | 垂直方向は収縮を減らします (重力は粉末が均等に落ち着くのに役立ちます). |
| 小さな穴 | 最小直径: 1.5mm (粉末で詰まる小さな穴). | 1.5MMホールは簡単に掃除でき、冷却中に閉鎖に抵抗します. |
| 内部チャネル | 接続ポイントの合理化された「ドロップ型」サポートを追加します (例えば。, 空気摂取量). | チャネルを強力に保ちながら、気流の閉塞を防ぎます. |
データポイント: Yiguによるテストは、涙の形をした穴があることを示しています 80% PA12部品の丸い穴よりも縮小が少ない - ネジやピンに合う必要がある部品のために批判的.
ヒント 4: 交配部品の適切なクリアランスを設定します (融合アセンブリはありません)
SLSの最高の特典の1つ: 完全に組み立てられた部品を印刷できます (例えば。, ピンのあるヒンジ) 一度に. しかし、クリアランスが間違っている場合, 部品は融合します (クリアランスが少なすぎる) またはゆるい (過度に).
交配部品のクリアランスガイドライン:
| 部品タイプ | 最小クリアランス | ユースケースの例 |
|---|---|---|
| スライド部品 (例えば。, ヒンジ) | 0.6mm | スムーズに開閉する蓋. |
| タイトなフィットパーツ (例えば。, プレスフィットピン) | 0.3mm | 接着剤なしで所定の位置にとどまるピン. |
| 連動部品 (例えば。, パズルピース) | 0.5mm | 一緒にスナップしますが、壊れない部品. |
ヒントの場合:
最初にテストペアを印刷します! SLSクリアランスは材料によって異なります。PA12はわずかに多くのクリアランスを必要とします (0.6mm) PA11より (0.5mm). 5分間のテストプリントは、フルアセンブリの再加工の時間を節約します.
ケーススタディ: おもちゃ会社がPA12パズルを印刷し、ピース間に0.2mmのクリアランスを備えています. 90% 融合したパズルの. クリアランスを0.5mmに増やすと、すべてのピースを簡単に分離します。.
ヒント 5: 大きなオーバーハングを避けてください & サポートされていないスパン
SLSはサポートを必要としません, しかし、オーバーハング (メイン部分から貼り付けられています) 重力と残留熱のためにまだ垂れ下がったり変形したりする. これは、大きなスパンや急な角度で最悪です.
オーバーハング設計ルール:
- 最大オーバーハング角: ビルドプラットフォームから≤45°. 45°よりも急な角度が垂れ下がっています (例えば。, 60°のオーバーハングには粗さがあります, 不均一な表面).
- サポートされていない最大スパン: ≤2mm. より長いスパン (例えば。, 3mm) 印刷中に曲がります.
- 自立型の形状を使用します: フラットオーバーハングをアーチに置き換えます, ドーム, またはチャムファー (30°角度) 重量を均等に分配する.
例: 家具デザイナーが50°オーバーハングでPA12シェルフブラケットを印刷しました. オーバーハングは0.8mmをたるみました, 棚を不均一にする. 張り出しを面取りで40°に再設計すると、問題が修正されました。.
ヒント 6: 小さな詳細を正しくサイズ (ぼやけないロゴはありません)
SLSは細かい詳細を印刷できます (例えば。, エンボス加工されたロゴまたはテキスト), しかし、後処理中に、小型の特徴がぼやけたり摩耗したりする. これらのガイドラインを使用して、詳細を鋭く保ちます:
小さな詳細サイズのルール:
- エンボス加工されたテキスト/彫刻: の最小高さ/深さ1mm. サンドブラスト中に1mm未満の詳細を摩耗します.
- テキストフォントサイズ: 最小2mm 高い (sans-serif fonts yut arialは最もよく機能します - セリフはあまりにも細かく、ぼやけています).
- ドラフト角度を追加します: 垂直から5〜10°のテキストまたはロゴ. これにより、耐久性が高く、掃除が簡単になります.
ケーススタディ: 1.5mmの高さのテキストのPA12プロモーションキーチェーンを印刷したブランド. テキストは明確でした, しかし 20% サンドブラスト中にキーチェーンの失われた文字. テキストの高さを2mmに増やし、5°のドラフト角度を追加すると、テキストがそのまま続きました。キーチェーンの100％が完璧に見えました.
ヒント 7: 細い機能を強化します (壊れたピンはありません)
細い部品 (例えば。, ピン, 薄いロッド, または小さなタブ) 印刷や取り扱い中に壊れる傾向があります. SLSの高温はこれらの機能を弱めます, それらを脆くします.
細い機能ルール:
- 最小ピン直径: 0.8mm (1耐久性にはMM+が推奨されます).
- メイン部分に接続します: ガセットを使用します (三角形のサポート) 細い機能をパーツに添付します. ガセットはストレスを分配し、曲げを防ぎます.
- ビルドプラットフォームに平行に印刷します: 垂直に印刷された細い機能 (z軸) 簡単に壊します. それらを水平に印刷します (x-y軸) 強さのために.
例: 電子会社が0.7mmピンを備えたPA12コネクタを印刷しました. 40% アセンブリ中にピンが壊れた. ピンを1mmに増やしてガセットを追加すると、破損が2％に減少しました。 $1,500 交換部品.
ヒント 8: 収縮を説明します (寛容をしっかりと保ちます)
SLSの3〜4％の縮小は避けられませんが、パーツを正確に保つために設計することができます. これは、他のコンポーネントに適合する必要がある部品にとって重要です (例えば。, モーターと交尾するギア).
収縮を処理する方法:
- CADモデルをスケーリングします: すべての寸法に3〜4％を追加します (例えば。, 100mm部品は103mmとして設計する必要があります). ほとんどのCADソフトウェア (融合 360, SOLIDWORKS) これのためのスケーリングツールがあります.
- 重要な領域へのフォーカストレランス: 厳しい許容範囲のみを適用します (±0.3mm) 交尾表面に (例えば。, ネジに合う穴). 非批判的な領域の場合 (例えば。, ブラケットの背面), ゆるい許容範囲を使用します (±0.5mm) 時間を節約します.
- 標準サイズを使用します: 標準のドリルビットサイズに合わせて穴とピンをデザイン (例えば。, 4mm, 5mm). 収縮が穴を小さすぎる場合, プリント後のサイズにドリルできます.
データポイント: SLS部品の典型的な耐性は±0.3mmです (またはパートサイズの±0.3％) - ほとんどの機能的な部分に十分なもの. 超密光耐性の場合 (±0.1mm), 後処理を使用します (例えば。, ドリル付きの穴のある穴).
SLS設計仕様チートシート
このテーブルを使用して、SLS 3D印刷のキー設計制限をすばやく参照してください (Yiguの技術データに基づいています):
| 仕様 | 詳細 |
|---|---|
| 最大ビルドボリューム | 340×340×605mm (推奨: 320×320×580mm to avoid edge warping) |
| 最小の特徴の厚さ | 0.50mm (サポート付き), 0.60mm (サポートなし) |
| 最小壁の厚さ (PA12) | 0.6mm (最小), 1.3mm (推奨) |
| 最小の粉末避難穴 | 3.5mm (直径) |
| 最小穴の直径 | 1.5mm |
| サポートされていない最大スパン | 2mm |
| 最大オーバーハング角 | 45° |
| 寸法耐性 | ±0.3mm (またはパートサイズの±0.3％) |
| 収縮率 | 3–4％ (PA12, PA11) |
SLS 3D印刷デザインのヒントに関するYiguテクノロジーの視点
Yiguテクノロジーで, SLSの設計上の課題を強みに変えるようにクライアントを導く. PA12部品の場合, ワーピングや残留物を避けるために、1.3mmの壁と3.5mmの粉末穴を優先順位を付けます. 交配部品用, フルバッチの前に、小さなプロトタイプでクリアランスをテストします. また、縮小のためにCADモデルのスケーリングを支援します。. 私たちのチームはSLSの設計の自由を使用して複雑な部品を作成します (格子構造のように) そのFDMは作ることができません, これらのヒントに従って、それらを強くて正確に保つために. 私たちのために, SLSデザインはルールだけではありません。それは機能する部品を作ることです, 最後, 価値を提供します.
SLS 3D印刷のデザインのヒントに関するFAQ
1. 0.6mmより薄い壁でSLS部品を印刷できますか?
技術的にははい, しかし、それは推奨されません. 0.6mm未満の壁は脆く、後処理中に簡単に壊れます (例えば。, サンドブラスト) または使用します. 機能部品用, 0.6mmに固執します (サポート付き) または1.3mm (サポートなし) 耐久性を確保するため.
2. 届きにくいチャネルで粉末残留を修正するにはどうすればよいですか?
粉末が狭いチャネルに閉じ込められている場合, これらの修正を試してください:
- 圧縮空気を使用します (30–50 psi) 残留物を吹き飛ばす.
- 部品を温水に浸します (40–50°C) のために 10 議事録 - これにより、圧縮されたパウダーが緩みます.
- チャネルをより大きな直径で再設計します (3mm以上) 将来のプリントの場合.
3. 収縮のためにすべてのSLS部品をスケーリングする必要がありますか?
はい - SLS部品は、材料に関係なく3〜4％を縮小します. 小さな部分でさえ (例えば。, 20MMピン) スケーリングが必要です: 20mmピンは20.6mmとして設計する必要があります (20mm + 3% 収縮) 冷却後20mmになります. ほとんどのSLSサービスプロバイダー (イグのように) スケーリングを処理できます, しかし、あなたのCADモデルでそれを説明するのは良いことです.