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Form 4およびForm 4L世代のプリンターで造形する際のベストプラクティス

Form 4およびForm 4L世代のプリンターで造形する際のベストプラクティス

Form 4またはForm 4L世代のプリンターを使用する際は、以下のヒントとガイドラインを参考にしてください。

モデルの設計

3Dプリントを成功させるには、まずモデルを適切に設計することが重要です。設計を最適化し、失敗を減らすためのベストプラクティスについては、お使いのプリンタの設計仕様をご覧ください。

プリンタを準備する

プリントを開始する前に、以下のチェックを行い、ゴミによるプリント不良や失敗のリスクを低減させます。

レジンタンクにゴミがないか点検します。
  • ビルドプラットフォームを点検し、清潔で乾燥していることを確認します。
  • Form 4 Flex Build PlatformまたはForm 4L Flex Build Platformを使用して造形する場合は、柔軟な造形面の設定に関するFormlabsのガイダンスに従ってください。
  • レジンタンク1つにつきミキサー1つを使用します。ミキサーを別のレジンを使用するタンクに移す場合は、必ず事前に5~10分間、きれいな溶剤(Form Washなど)で洗浄してください。不透明レジンと透明レジンの間でミキサーを移動させると、色の混入が発生する可能性があります。

プリントジョブを設定する際は、モデルの向きを慎重に検討してください。同じモデルでも、異なる向きでプリントすると、表面品質、プリント時間、寸法精度に大きな違いが生じることがあります。モデルの向きによって、造形が成功するか失敗するかが決まることもあります。PreFormでモデルを操作する方法の詳細については、PreFormでモデルを移動および回転するを参照してください。

このセクションでは、Form 4およびForm 4L世代のプリンターで造形する際のモデルの向きに関する一般的な推奨事項を説明しますが、すべての推奨事項がすべてのモデルやプリントジョブに適用されるわけではありません。

まとめ:

  • 造形品の大きな部分はビルドプラットフォームに近い位置でプリントする。可能であれば、ビルドプラットフォーム上で直接プリントすることで、パーツをより良く固定し、たわみを防ぐことができます。
  • モデルのレイヤーのXY断面積を最小限に抑え、最も長い寸法に沿って垂直に配置することで、カールを軽減します。同様に、レイヤー間の面積の変化を最小限に抑えます。
  • 材料が硬く剛性があり、水平面に対する角度が45°を超える場合、パーツはサポート材なしで自立できます。
  • モデルの特徴が合流するのではなく、共通のベースから分岐するようにモデルの向きを調整します。

ビルドプラットフォーム上で直接造形する

可能な限り、ビルドプラットフォーム上で直接造形します。この場合、少なくとも1つの平面が必要ですが、その面の周囲に小さな面取りがあると、造形品の取り外しが容易になります。ビルドプラットフォームに直接造形したパーツは、サポート材の使用量が少ないだけでなく、たわみや収縮も最小限に抑えられます。

ビルドプラットフォームが収縮を抑制するため、下層はXY平面でオーバーサイズになることがよくあります。完璧なフィット感が重要な場合は、モデルを調整する必要があるかもしれません。ビルドプラットフォーム上に直接造形したパーツも、ラフトタイプをNone(なし)に変更することで、サポート材とビルドプラットフォームの両方を活用してサポートすることができます。

PreFormでビルドプラットフォーム上にサポート材付きで配置されたモデル

サポート材やラフトを使わずにビルドプラットフォーム上に直接造形したパーツの場合:

  • ビルドプラットフォームに接している面のエッジを面取りします。
  • パーツがビルドプラットフォームに密着しない場合, ビルドプラットフォーム上で直接造形する面の少なくとも1つのエッジを面取りせずに残します。モデルの一方の面をビルドプラットフォームに対して垂直に配置することで、このフォースベクトル(力ベクトル)の角度が減少・変化し、造形品がビルドプラットフォームに固着しやすくなります。
  • 特にForm 4L世代のプリンターでは、ビルドプラットフォームへの接着に問題がある可能性がある細長いパーツには、ブリムを追加して接触面積を増やします。お好みの3DモデリングソフトウェアまたはPreFormのSettings Editor(設定エディタ)で、ブリムを追加できます。Early Layer Exposure and Offset(初期レイヤーの露光量とオフセット)の配列フィールドを変更し、小さな負のオフセットを追加して意図的にブリムを作成します

最も大きな部分をビルドプラットフォームに近い位置に配置する

大きくて長いモデルは、重い部分をビルドプラットフォームに向けて配置することで、プリントの早い段階でモデルにより多くのタッチポイントを取り付けることができ、パーツがサポート材から剥がれる可能性を低減できます。

最も重い部分がビルドプラットフォームから離れるように配置された長いパーツ
最も重い部分がビルドプラットフォームに向かっている長いパーツ
左側の向きでは、最も小さな断面積がビルドプラットフォームに最も近い位置にあり、造形の進行に伴ってパーツのサイズが大きくなっていきます。造形品に接触するタッチポイントの数が、プリント終了まで比較的少ない。これらの要因により、各層の造形後にタンクフィルムから造形品を持ち上げる力で、造形品がタッチポイントから引き離される可能性が高くなります。
右側の向きでは、断面積の大きいモデルの部分が先に造形されるため、造形初期層でより多くのタッチポイントをモデルに接着させることができます。このパーツをより垂直に傾けることで、モデルの底面がカールするのを防ぐことができます。詳細については、モデルの向きを変えてたわみを防ぐをご参照ください。

フィーチャーの合体を避ける

枝分かれしたフィーチャーを持つモデルは、枝が合体するのではなく、共通のベースから構築されるように方向付けします。これは、サンプル上の最小値の数を減らすこととも考えられます。

分岐したフィーチャーが合体する前に別々にプリントされるため、プリント失敗のリスクが高まるパーツ
共通のベースから分岐する特徴を持つパーツ

左側の向きでは、カタツムリの目の茎が頭部に合体する前に別々のフィーチャーとしてプリントされるため、プリント不良が発生する可能性があります。右側の向きが望ましい。目の茎がカタツムリの頭部から造形されるため。この向きにすることで、モデルの最も細かい部分がビルドプラットフォームから離れた方向に向くため、カタツムリの殻の上部にサポート痕が残るのを防ぐことができます。

パーツのたわみを防ぐモデルの向き

たわみは3Dプリントで最もよく見られる問題の一つで、造形品の寸法精度の低下や表面の欠陥、プリント初期段階での失敗の原因となります。以下の表は、Form 4またはForm 4L世代のプリンターを使用した場合に発生する可能性のあるたわみの例と、その発生理由、緩和または回避するための対策をまとめたものです。

造形不良モデルの向きが不適切原因緩和策

断面積の急激な変化による収縮(「Hバー収縮」とも呼ばれる)

H-bar shrinkage example
Improper model orientation that can cause H-bar shrinkage

長いスパンや大きな断面積にわたる収縮。

下図は、複数の内部ボックスを持つモデルの例です。ボックスがビルドプラットフォームと平行になるように配置すると、断面積が急激に増加する層でたわみが発生します。この考え方は、C字型やボックス型のパーツなど、多くの形状に当てはまります。

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モデルの向きを水平に対して45°の角度に調整し、レイヤー間の断面積の変化を抑えます。

FORMファイルをダウンロードして、実際にお試しください。

Model oriented to avoid H-bar shrinkage

エッジのカール

Part showing edge curling
Improper model orientation that can cause edge curling新しいレイヤーが収縮する際、造形品に力が加わります。時間の経過とともに、これらの力が蓄積されると、造形品が反ったり、サポート材から外れたりすることがあります。

モデルの向きを水平に対して45°になるように調整し、収縮を最小限に抑えます。

FORMファイルをダウンロードして、実際にパーツをテストしてみてください。

Model oriented to avoid edge curling

大きな面のカール

Part showing large surface curling
Improper model orientation that can cause large surface curlingエッジのカールについて前述した力は、かさばるパーツにも影響を与え、目に見える形で現れることがあります。

最大の面をビルドプラットフォームから遠ざけるように回転させると、断面積が最小化され、大きなマージ機能を回避できます。

造形中にパーツが反らなければ、ビルドプラットフォーム上で直接造形することでパーツを平らに保つことができます。ただし、これにより最下層のレイヤーが大きくなりすぎる可能性があります。

FORMファイルをダウンロードして、実際にお試しください。

Model oriented to avoid large surface curlingModel oriented to avoid large surface curling

バットウィング

Part showing bat-winging
Improper model orientation that can cause bat-wingingビルドプラットフォームに対して浅い角度で傾いた面は、長軸の端で造形品がビルドプラットフォームから反り返る「バットウィング」歪みを示すことがあります。これは、サポート密度が不十分なことが原因です。サポート材のタッチポイント間の距離が大きいと、造形時の力で変形する可能性があります。

パーツの向きを垂直に近づけます。それが不可能な場合は、サポート密度を上げ、タッチポイントが均等に配置されていることを確認してください。

FORMファイルをダウンロードして、実際にパーツをテストしてみてください。

Model oriented to avoid bat-winging

備考:

上記の不具合はプリント中に発生しますが、二次硬化中にたわみや反りが発生することもあります。たわみは、十分なサポート材がない状態で重いパーツをForm CureやForm Cure Lなどの二次硬化チャンバーに入れると、二次硬化中にパーツが垂れ下がってしまう現象です。硬化時間が長く、柔らかい材料ほど、この不具合が発生しやすくなります。

サポート材のタッチポイントとLPUリリーステクスチャによる表面欠陥を回避する

複雑な表面、審美的に重要な表面、他の部品と嵌合する必要がある表面は、可能な限りサポート材から離れるように配置します。

ビルドプラットフォームに平行に造形されたパーツには、LPU(レーザーユニット)のリリーステクスチャによるわずかなくぼみが生じることがあります。その代わりに、大きな平面をビルドプラットフォームに対して浅い角度で配置します。PreFormでは、モデルを回転させる際にShiftキーを押しながら行うと、15°ずつ回転させることができます。

対称的に拡大するエリアでの吸引力を回避する

円錐など、対称軸が1つ以上あるモデルの場合、その軸に沿って拡張しないように注意してください。徐々に大きくなるレイヤーは吸引力を生み、プリント不良の原因となります。膨張するエリアを避けるためにモデルを傾け、最も厚いエリアを下に向けます。それが不可能な場合は、対称的な膨張を避けるために角度をつけて配置します。

コーンがビルドプラットフォームから左右対称に広がるように配置する
コーンがビルドプラットフォームから非対称に広がるように方向付けする
コーンがプリント中に収束するように方向付けする

以下の例は、上記の造形不良を引き起こす可能性のある形状の異なるモデル、これらの不良を回避するための理想的な方向付け、最終的な造形品の写真を示しています。

例1:ケース

このモデルには、正しい向きで造形するのが難しい複数の幾何学的・美的特徴があります。このパーツの向きを決める際の主な考慮事項は以下の通りです。

  1. Hバーの収縮リスク:形状は真のH字型ではないものの、オーバーハングが発生し収縮につながる可能性があります。
  2. 垂直フィーチャーの融合:造形品の複数のセクションがZ軸に沿って融合し、プリント不良の原因になることがあります。
  3. 大きなカップ状のエリア:小さな問題を引き起こす可能性がありますが、上記のポイントほど重要ではありません。
  4. 外観と嵌合面:パーツは別の蓋にきれいに接続し、高品質な外観を維持する必要があります。

FORMファイルをダウンロードして、ご自身でパーツをテストしてください。

PreFormでのケースモデル
理想的な方向理由造形品平坦度
Recommended orientation for a case

この方向は、Hバーの収縮や反り、パーツの合体部の数を減らすことができます。

この向きはカップ状のくぼみを生じさせます。関連する表面欠陥を回避するために、排水穴を追加してください

Printed case in the recommended orientation
Case with no warpage
推奨方向でプリントしたケースの前面。反りは見られません。参考までに平行定規を置いています。

例2:Form 2プリンタのベース

このパーツは、ほぼ平らな状態でプリントした場合や、1方向にのみ角度をつけてプリントした場合に大きく反ることがあります。X軸とY軸の両方に対して角度をつけて造形すると、たわみが劇的に減少します。

FORMファイルをダウンロードして、ご自身でパーツをテストしてください。

Form 2プリンターのベースをプリント
理想的な方向理由造形品平坦性
Recommended orientation for a Form 2 printer base

収縮と内部応力により、造形品全体がビルドプラットフォームから上向きに反ることがあります。この現象は特に底面で顕著に現れます。

X軸とY軸の両方でパーツを傾けると、リブを造形する際の断面積の変化を抑えることができます。

Printed Form 2 printer base in the recommended orientation
Form 2 printer base with no warpage
推奨方向で造形したパーツのエッジ。参考までに、平行定規を当てている。最長軸に沿ってわずかな収縮が残っています。理想的には、そのエッジは45°傾けるのが望ましいですが、そうするとプリンタの造形エリアに収まりません。

例3:レジンタンクフレーム

このパーツはForm 4Lの造形エリアをほぼ埋め尽くすため、配置できる向きが限られます。単一軸で回転させると、パーツの上部に強いHバーができ、角がたわんでしまいます。これを避けるために、2軸をできるだけ多く使用してください。

FORMファイルをダウンロードして、ご自身でパーツをテストしてください。

レジンタンクフレームのプリント
理想的な方向理由造形品平坦性
Recommended orientation for a resin tank frameレイヤー間の断面積の変化を最小限に抑え、大きな合体部を回避します。Printed resin tank frame in the recommended orientation
Resin tank frame with no warpage
推奨方向でプリントされた造形品のエッジ。反りはなく、参考のために平行定規を添えている。