高靭性・切削加工性・水密性：Nudge Zeroを支える材料

Tough 2000レジンは、ABSに匹敵する剛性・強度・耐衝撃性を備えた材料です。Schmitz氏は当初、直近で必要としていた薄肉部品で最新のTough 2000レジンの性能を試すことにしました。厚さ1mmの部品が、折れることなく指定の場所にカチッとはまることを確認した後、Schmitz氏は余分にプリントしたもので更なるテストを行いました。

Schmitz氏は、カバーを再設計するにあたり、これまで外注していたポリカーボネート加工部品をTough 2000レジンを使った3Dプリントに置き換えました。Form 4Lがあれば、必要に応じて再設計し、数時間以内にプリントすることが可能です。

アレイ筐体は長さ約300mm、直径約250mmと大型の部品です。2つのパーツがスナップで嵌合し、かつ水密であるために、寸法精度に加え反りやクリープに対する耐性も求められます。さらに、精細なディテール表現も必要です。この装置はMRI内で動作する必要があるため、装置内に金属は使用できません。ネジもプラスチックにする必要があります。さらに、数ブロック離れたMRIまで搬送してセッションで使用し、その後は別の試験場所へと移されます。搬送は決して穏やかではないため、筐体には耐衝撃性が必要です。

アセンブリは、ゴム製ガスケットを挟むようにして組み付けられ、締結すると水密状態になります。「念のため」の処置として、Schmitz氏はRTVも薄く塗布しています。「特に新しいサポート材では全体がきれいに造形でき、大きな隙間を作らずに組み付けられることが分かりました。」

当初、筐体はSLS（粉末焼結積層造形）方式の3Dプリントで外注していたSchmitz氏ですが、Tough 2000レジンをテストしたこと、そしてForm 4Lの造形サイズなら対応可能であることから、筐体の内製化を試みることにしました。Tough 2000レジンは求められる耐衝撃性を満たせるだけでなく、寸法精度と表面品質も外注品より優れていたと言います。Schmitz氏は穴を公称タップ下穴径で造形し、その後、ドリルで仕上げ加工を行います。 

シェル一式の製造コスト

時間短縮

再造形でさらに時間を短縮できたSchmitz氏は、「新しいTough 2000レジンを使った筐体は、外注の筐体よりも寸法精度が高い」と言います。

仕上げ工程でも、時間と作業工数を大幅に削減できます。外注の大型SLS部品では、後処理として8時間のサンディングが必要でしたが、Form 4LでTough 2000レジンを使ってプリントすることで、軽くサンディングを施した後は下地処理と塗装を行うだけで希望の色に仕上げられます。サンディング後にミネラルオイルを塗布する方法も試しましたが、ミネラルオイルはMRIで蛍光を発します。

Schmitz氏は、将来的に装置を生産する段階では、数百台規模の生産では射出成形を採用する可能性が高いものの、そのためにはアンダーカットや内部の穴あけなど、大幅な再設計が必要になると考えています。そのため、「仮に50台作る必要がある場合でも、おそらくTough 2000レジンで造形し続けるだろう」と述べています。

Nudgeでは4台のForm 4Lが常時稼働しています。すべてのテスト部品と成形型が、Nudgeの主力であるGreyレジンで造形されています。Schmitz氏はGreyレジンで複雑な2分割・3分割・4分割のシリコン成形型を製作しています。この成形型は、その形状とアンダーカットのため、5軸CNCを含め3Dプリント以外の方法では製作が不可能です。