3Dプリンティングは部品製造のプロセスを一変させた。素早く、安く、プロトタイピングに最適だ。しかし、正しい結果を得るためには正しい公差が必要です。3Dプリントの公差とは、プリント時にパーツが他のパーツと合うように、パーツの寸法を調整する方法を指します。このブログでは、公差について簡単な言葉で説明します。また プラスチック3DプリンティングHP Multi Jet Fusionと同様に、金属3Dプリントも可能です。このガイドは、あなたが初心者であろうとプロであろうと、より良い結果を得られるようにします。

3Dプリンティングにおけるトレランシングとは？

公差とは、設計サイズと印刷サイズの許容差のことです。どんな3Dプリンターも完璧ではありません。そのため、サイズが異なる可能性のある小さな範囲を設定しています。例えば、10mmの穴を設計した場合、9.8mmまたは10.2mmとして印刷される可能性があります。公差を設定することで、このような小さな変更があっても、パーツがフィットして機能するようになります。

3Dプリンティングの公差が重要な理由

適切な公差がなければ、部品はフィットしない。ペグがきつすぎたり、蓋が閉まらなかったりする。これは無駄とフラストレーションにつながります。だからこそ、3Dプリントの公差は非常に重要なのです。公差はあなたを助けます：

• 組み立ての問題を避ける
• 一貫した結果の確保
• 試行錯誤を減らす
• 時間と材料の節約

プラスチックと金属では挙動が異なります。そのため、公差値は素材や印刷方法によって変わります。

3Dプリンティングにおけるフィットの種類

一般的なフィットには3つのタイプがある：

• クリアランス・フィット： 動きやすいルーズフィット（箱の蓋など）
• 干渉フィット： 組み立てに力が必要なタイトフィット（例：プレスフィットギア）
• トランジション・フィット：  やや抵抗のある中間的なフィット感

適切なフィットのタイプを選ぶことは、デザインや目的によって異なる。

材料と印刷業者による推奨公差

下表は、以下の製品で使用される代表的な公差を示しています。 3Dプリンティング:

材料タイプ別一般公差

公差はプリンターの較正や部品の形状によって異なる場合があります。

公差に影響する主な要因

プリンタータイプ

FDMプリンター は、樹脂やレーザーベースのプリンタよりも精度が劣る。自分のマシンを知る。

素材の収縮

プラスチック3Dプリントは加熱を伴う。部品が冷えると収縮することがあります。これは最終的な寸法に影響します。

パート・オリエンテーション

パーツのプリントベッドへの置き方によって、公差が変わることがあります。例えば、縦長の穴は横長の穴よりも小さく印刷されることがよくあります。

壁厚

肉厚が薄いと冷却が早くなり、変形することがある。公差内に収まるよう、少なくとも1～2mmの肉厚を保つこと。

後処理

のサンディング、研磨、熱処理 金属3Dプリンティング サイズを若干小さくすることができる。

ベストプラクティス：3Dプリンティングのためのトレランシング

簡単なヒントをいくつか紹介しよう：

• 可動部分は、少なくとも0.5mmの隙間を空けてください。
• スナップフィットの場合は、0.2mmから0.4mm小さいペグを使用する。
• キャリブレーションピースで設計をテストフィットする。
• モジュールで設計する。モデル全体を変更するよりも、小さなパーツを変更する方が簡単です。
• 絶対に必要な場合を除き、過度の公差は避ける。

新しい素材を使う場合は、必ず最初に許容範囲のサンプルをテストしてください。

特別なケース：HP Multi Jet Fusion (MJF)

HP Multi Jet Fusion は、パウダーベースの3Dプリンティングの一種である。ナイロン部品によく使用される。MJFプリントは強く、滑らかで、正確です。しかし、公差の調整は必要です。

HP MJF公差ガイド

また、MJFは反りが少ないため、再現性の向上にも役立つ。

プラスチック3Dプリンティングの公差

プラスチックプリントはより一般的で、価格も手頃だ。しかし、金属部品よりも反りや収縮が大きくなる傾向があります。FDMプリントは温度と湿度に敏感です。プラスチックの3Dプリントの公差を設定する場合

• 穴のサイズを少し大きくする
• ペグのサイズを少し小さくする
• 薄すぎる部品は避ける
• レイヤーの高さを考慮 - 細かいレイヤーの方がより正確

FDM装置では、常にベッドレベリングとノズルの摩耗を考慮してください。

金属3Dプリンティングの公差

金属3Dプリンティングは、次のようなプロセスを適用する。 SLM（選択的レーザー溶融） やDMLS（Direct Metal Laser Sintering）などがある。このようなプリンターは非常に精密ですが、コストも高くなります。

重要なヒント

• 重要なフィットには、より厳しい公差（±0.1mm）を使用する。
• 焼結時の収縮を考慮する
• 後加工の必要性に期待する
• 金属部品には支持構造が必要である。

コストがかかるため、印刷前にデジタルで公差をシミュレーションするのがベストだ。

避けるべき一般的な間違い

すべての材料に同じ公差を使用する

材料によって反応は異なる。素材に合わせた公差を設定してください。

プリンタ制限の無視

デスクトッププリンターは産業機械ほど正確ではないデバイスを知る。

完璧なプリントを想定

小さな変更は常に起こります。3Dプリントのためのトレランシングは、そのようなことがあっても設計が機能するようにします。

後処理プランなし

支柱を外したり、やすりをかけたりするとサイズが変わります。それを考慮して設計してください。

3Dプリンティングにおけるトレランシングの未来

3Dプリンティングが進歩すれば、自動公差ツールが一般的になるかもしれない。CADソフトウェアの中には、すでに「フィット」プリセットを提供しているものもある。AIは、材料やプリンターの種類に基づいて公差を調整することもできるだろう。それまでは、何が最適かをテストして学ぶのはデザイナー次第だ。

結論

機能的で信頼性の高い部品は、通常、信頼性を高めるために3Dプリントの公差に依存しています。適切な公差値を選択することで、ミスを防ぎ、時間を節約し、高品質の結果を得ることができます。プラスチック3Dプリント、金属3Dプリント、HPマルチジェットフュージョンのいずれであっても、常にテストを行い、設定を改良する必要があります。プリンターの仕様を確認し、パーツをテストし、フィットを賢く選択することを常に忘れないでください。この簡単なガイドは、失敗したプリントを完璧なパーツに変えるのに役立ちます。

よくあるご質問

FDM 3Dプリントに適した公差とは？

材質や設計にもよるが、±0.2～±0.5mmが適当な範囲である。

プラスチック印刷と金属印刷で同じ公差を使用できますか？

いいえ、金属3Dプリントは通常、プラスチックよりも厳しい公差を許容します。

公差を使っても部品が合わない場合は？

校正プリントをテストし、材料に反りや収縮がないかを確認します。

クリアランス・フィット、トランジション・フィット、インターフェアランス・フィットのどれを選ぶか教えてください。

パーツの相互作用に基づいて選びます。動きにはクリアランスを、軽い圧力にはトランジションを、タイトで固定された接合部には干渉を使います。

HP multi jet Fusionは、公差を達成するために後加工が必要ですか？

はい、より高い表面仕上げと適度に厳しい公差を達成するために、ビーズブラストや研磨などの軽度の後処理を行うのが一般的です。