サーモフォーミングは、プラスチックシートを加熱し、金型の上に重ねて最終製品を作る製造プロセスです。使い捨ての食品・医療用パッケージ、消費者製品や家電製品の生産に広く使用されているほか、自動車部品や鉄道車両の内装部品といった高耐久用途にも用いられています。真空成形は、単品からバッチ生産まで、低～中程度の単価で利用可能です。

従来は、金型、型、枠とも呼ばれる熱成形用の型は、大量生産用には金属、少量バッチ生産用には木や複合板 (発泡体やガラス繊維) を加工することで製造されています。プロトタイプや少量生産用のサーモフォーム部品を少量生産することは、通常、現実的な選択肢ではありません。3Dプリント品を使ったラピッドツーリングは、コスト効率が高く、少量生産に適した手法です。

Formlabsでは、通常、Draftレジン、Greyレジン、Rigid 10Kレジンの3種類の材料をサーモフォーミング用に推奨しています。

• Draftレジンは、ラピッドプロトタイピング用の個別または少量の治具製作に最適です。解像度が低いため細部の表現には不向きですが、造形速度が速いため大きなパーツやシンプルなデザイン、初期プロトタイプ、迅速な反復に最適です。
• Greyレジンは、表面品質や細部の精度が求められる単品または少量生産に最適です。Greyレジンは、精度、一貫性、サポート材の取り外しの容易さから、スピードを重視しない小さなパーツの造形に適しています。
• Rigid 10Kレジンは、より過酷な成形条件にさらされる工具に最適です。この工業用の高ガラス充填レジンは、量産に近いサイクル時間で数十のパーツを限られたユニット数で造形することができます。Rigid 10Kレジンは、熱たわみ温度（HDT）が218°[email protected] MPa、引張弾性率が10,000MPaと、強度と剛性が高く熱的にも安定した材料で、加圧・加熱下で形状を維持し、精密な部品を製造するための、寸法安定性と熱安定性に優れた成形材料です。

下の表は、推奨事項をまとめたものです。星の数が多いほど、特定の条件下での性能が高いことを示します：

熱成形用のプリント品を設計する際は、Formlabsの積層造形および熱成形に関するベストプラクティスに従ってください。

真空状態と表面品質を向上させるには：

• 型を中空にして空気を循環させ、レジンの使用量を減らすことで材料コストと造形時間を節約します。
• Formlabsでは、最小肉厚を1～2mmとすることを推奨しています。
• シートの厚みに応じて推奨される直径のエアベントを設けてください。型の外側に小さなベントを設けることで、より完全な引き抜きと表面全体に均一な真空分布を実現し、造形品の品質を向上させます。
• Greyレジンで造形したパーツ：直径0.5mm程度のエアベントを使用してください。
• DraftレジンまたはRigid 10Kレジンで造形したパーツ：直径1mmのエアベントを使用してください。
• 材料のウェビングの可能性を減らすために、鋭利なエッジは避けてください。
• 成形面にはサポート材を付けないでください。

ツールの寿命を延ばすには：

• 造形品のトポロジーに沿ってリブのネットワークを追加し、機械的なサポートを強化してたわみを防ぎます。
• リブに切り欠きを入れて空気を循環させます。
• 離型を容易にするため、2～3°以上の抜き勾配をつけてください。
• 熱成形機の基板に成形型を固定するため、アセンブリ機能を追加します。
• モデルにタップ穴を組み込みます。
• 寸法にばらつきがある場合は、造形後にドリルで調整してください。
• 成形品の離型時の破損を避けるために、十分なアセンブリ部品を組み入れてください。
• 両面発泡テープでツールを固定するため、モデルのベースに平らなストリップを追加します。作業中に熱で発泡体が圧縮され、真空の流れを妨げることがあるので注意してください。
• 大型の成形型や生産量が多い場合は、成形型の温度を調整するための冷却管を設けます。
• アンダーカットやその他離型が困難となるような形状が避けられない場合は、成形型を複数のパーツに分けて設計してください。コラプシングバックを使って造形品の取り出しを容易にし、マグネットを追加して造形品をまとめておくことができます。
• 成形後の余分な材料をトリミングするため、成形型のCAD設計にカットラインを組み込みます。真空成形中に造形品を持ち上げることで、マシンレベルでのエラーを軽減します。

モデルの向きに関するFormlabsのベストプラクティスに従ってください。

成形面にサポート材を造形しないようにしてください。形状により可能な場合は、反りを減らすために、金型をビルドプラットフォームのエッジに直接プリントします。サポートを使わない場合、プリント時間が短くなり、作業量もレジンの消費量も少なくなります。オーバーハングを最小限に抑えられるベース面を選択します。

ツールの造形が完了したら、Formlabsのベストプラクティスに従ってIPAで空気穴と冷却チャネルを丁寧に洗浄し、エアガンでパーツを乾燥させ、穴の中で硬化する可能性のある余分なレジンを取り除きます。Formlabsのガイドラインに従って、プリント品を二次硬化させます。洗浄と二次硬化の手順については、各材料の記事をご参照ください。

• サンディング、デスクトップミリング、ドリリングなどで工具を仕上げ、重要寸法を満たすようにします。
• Rigid 10Kで造形したパーツの表面に余分なパウダーが付着している場合は、ミネラルオイルを使って拭き取ります。
• プリントしたツールにネジを切り、サーモフォーマーに取り付け可能なプレートに取り付けることを検討してください。
• 離型剤として、SlideやSprayonなどの離型剤を使用して、シリコン型からの取り外しを容易にします。
• 切れ味の良い切断ツールを使って最終パーツをトリミングします。薄いシートには金切りばさみ、厚さ1.5mm以上のシートにはDremelのカットオフホイールが適しています。

3Dプリント製のサーモフォーミング用金型は、ベンチトップ型と工業用の両方の機械で使用でき、機能的なプロトタイプ、パイロット生産用の部品、実製品用の部品を効率的かつ手頃な価格で数十点製作できます。特に以下の用途に推奨されます。

• 短期～中期の製造ニーズ
• 20～50サイクルの生産ラン
• 従来の金型より3～7倍短いリードタイム

一部制限事項：

• DraftレジンまたはGreyレジンでプリントした金型は、時間の経過とともに劣化します。
• 非常に薄いシート（0.5mm）でサイクルタイムが短い（80秒）場合、約10回の反復後に真空成形の品質が低下し、部品の離型が困難になります。
• 研磨性の高いプラスチックや厚みのあるプラスチックを成形する場合は、事前にテストを行ってください。

• 3Dプリントモデルを活用した少量高速サーモフォーミングホワイトペーパー
• 3Dプリント型を活用した高速サーモフォーミングウェビナー