ねじ山の3Dプリントと、3Dプリント製部品へのヘリサート挿入（動画付き）

拡張方式ヘリサートの嵌合部は円筒形で、わずかに先細りになった部分の外側がローレット加工になっています。設計段階では、ヘリサートの仕様に基づいたボスの深さと穴径で部品を設計します。SLA光造形またはSLS方式プリンタの基本的な手順に従って部品をプリントし、後処理を行います。材料がキャビティ内に残っていないことを確認した後、単純に圧入してヘリサートを取り付けます。ねじを付けると、押されたヘリサート先端のローレット部が周囲の材料にしっかり食い込み、確実に締結された状態になります。

SLA光造形方式による3Dプリント製部品に拡張方式ヘリサートを使用する場合、通常どおり造形品を洗浄した後に拡張方式ヘリサートを圧入し、ねじを挿入した状態で造形品を二次硬化します。このステップを最後に行うことで、ヘリサートが相手材を圧迫した際に亀裂が入る可能性を軽減できます。

熱圧入方式のヘリサートは、専用のこて先を付けたはんだごてで熱可塑性樹脂材に溶接します。SLA光造形品のように相手材が熱硬化性材料の場合は、接着式のヘリサートとしても使用可能です。

SLSパウダーを使った造形品など、熱可塑性樹脂部品に取り付ける場合は、取り付けに使用する器具の指示に従ってください。一般的には、専用アタッチメントの有無を問わずはんだごてを使ってヘリサートを熱し、その熱を周囲の樹脂に伝導します。ヘリサートを囲む材料が熱で軟化するので、はんだごてをやや押し付けるようにしてヘリサートを3Dプリント製部品に圧入していきます。相手材が十分に冷めて強度が回復するのを待ってから、ねじを取り付けます。

SLA光造形レジンを使った造形品など、熱硬化性部品には、熱圧入式ヘリサートでも接着剤を使った取り付けが可能です。従来の取り付け方法とは異なり、ボスをヘリサートの最大径に合わせて設計し、取り付け時はシアノアクリレート（CA）系またはエポキシ系の接着剤を使用して確実に固定します。ねじを挿入する時は、十分な時間を置いて接着剤が完全に乾いたことを確認してからにしてください。

注：本記事で使用しているSLS造形品の写真では、ボスの寸法は熱硬化性樹脂に推奨される圧入方式に合わせてあります。熱可塑性樹脂の部品には、接着剤またはエポキシ系接着剤を少量塗布することでも取り付けが可能ですが、熱圧入方式ほどの強力な結合は得られません。

はんだごてを使った加熱や接着剤の使用といった追加の手順が必要にはなりますが、SLSおよびSLA光造形方式でプリントした部品を確実かつ強固に結合できる点で、熱圧入方式インサートは拡張方式インサートよりも優れていると言えます。多少の手間と工具が必要ですが、拡張方式よりも高い結合力と強度を得るには最適な方法です。

金属同士を強固に結合するためには、ナットを部品本体に確実に嵌合できるようポケットやボス穴を先に設計しておくことも有効です。六角または四角ナット、場合によってはロックナットが使用可能です。この手法では多様な設計が可能ですが、ナットの取り付けを可能にするためにポケットやボス（内面以外）にアクセスしやすい状態を確保することを心がけてください。ナットをより確実に固定するためには、シアノアクリレート（CA）系の接着剤を少量使用することをおすすめします。

プラスチック用に設計されたタップを使うことで、作業時間と費用を削減しながらねじ山を3Dプリント製部品に追加することが可能です。余分な設計手順も不要で、すでにプラスチックを取り扱っている工場であればプラスチック加工用の機器は揃っているでしょう。

セルフタッピングねじは、めねじ成形ねじとも呼ばれ、部材を予備加工することなく窪み構造（穴）に挿入できるねじです。ボス穴の寸法については、各メーカーの基準に従ってください。

この組み合わせには、延性や引張特性に優れた材料の使用をおすすめします。FormlabsのSLA光造形用材料ファミリーの中でも、剛性と耐久性に優れたNylon 11パウダーやNylon 12パウダーは、この用途に適しています。脆性材料や低延性材料（FormlabsのSLA光造形用材料Rigidレジンなど）は、セルフタッピングねじと一緒に使用すると割れるおそれがあるため、使用時は取り扱いに注意し、保護メガネを着用してください。