3Dプリンター造形品の最も簡単な強度向上の方法

技術ブロガーのスーです

私の本業は大手製造メーカーの現役機械設計エンジニアです

本業では、CFRPやプラスチック材料を用いたスポーツ用品の設計・開発を行っています

当ブログは若手機械設計エンジニアである私が日々の設計業務で感じた疑問を勉強し、超絶噛み砕いて解説する技術ブログです！

視覚的にわかりやすく解説していきます！

先日人生初の3Dプリンター“Bambu Lab A1 mini”を購入しました

カラフルなペットボトルホルダーを作りたい！

と思い作成してみたのですが、金属製と比較して強度が低いため、ペットボトルとの勘合時に割れてしまうという問題に直面しました

簡単な内容ですが、今回紹介する方法が最も簡単で有効であると感じたので記事にします

作成したいもの

金属製で作成されている上写真のようなペットボトルホルダーを、PLA製でカラフルに作れないか？と思い今回の製作に取り組みました

金属製だとどうしても色が限られてしまうのと、デザインが限られてしまいます

なので、私は右写真のように、アルファベットなど1文字を自由に入れることが出来るようなペットボトルホルダーをモデリングしました

これによって、ペットボトルマーカーとしても使用できます

私は、無類のサウナ好きなので、自分のドリンクを見分けられるように銭湯で使用しています

使用した3Dプリンター

使用した3Dプリンターは

Bambu LabのA1mini

です

マルチカラープリントが可能であるため、カラフルなペットボトルホルダー&マーカーにもってこいの3Dプリンターです

フィラメントは、BambuLab純正のマットPLAフィラメントを使用しました

マットカラーはつやがなく、3Dプリンター造形品感を良い意味で消すことが可能です

問題点

モデリングしたペットボトルホルダーは、スムーズにペットボトルの首と勘合できるように、上図の赤丸で示す部分の肉厚を下げています

造形条件をデフォルトの状態で作製したのですが、何度か勘合テストしている間に割れてしまうという問題が発生しました

個人的にこの形状が気に入っていたので、どうにか形状を変えずに強度を保つことが出来ないか？と模索しました

最も簡単な方法~充填密度を上げる！~

使用したスライサーソフト(造形データを作製するソフト)は、Bambu LabのBambu Studioです

造形条件のメニューの中に”強度”というタブがあります

ここに”充填密度”という項目があるのですが、デフォルトでは25%に設定されています

そもそもFDM3Dプリンターの造形品は、フィラメントの節約や軽量化を目的に内部は空洞を有していることが多いです

確かに、強度が必要なく、外観のみが重要なものについては素晴らしいシステムです

ただ、今回は強度面で困りごとがあったため、25%→50%に変更しました

これによって、勘合テスト時に破壊されることはなくなりました

3Dプリンター使用熟練者からするとすごく基本的なことかもしれませんが、私にとっては身をもって体感できた件だったので記事にさせて頂きました！

結果と注意点

充填密度を変更した結果、機能的に成り立つペットボトルホルダーが完成しました！

色も様々なものを作製して、イメージ通りの製品が完成しました

ただ、注意点は、充填密度を上げれば上げるほど剛性があがる(硬くなる)ということです

今回のように勘合部品の際は、硬くなりすぎると機能的に不都合が生じる場合があるので注意しましょう

まとめ

スー

機械設計エンジニア(複合材料)

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名前: スー(小学校時代からのあだ名)
年齢: 28歳
職業: 機械設計エンジニア
得意分野: CFRPを主とした複合材料によるものづくり
職歴: 5年
最終学歴: 九州大学大学院機械工学専攻卒
アイコン: ゴリラ(CANVAのAI画像生成で作成)