製造作業の大部分は3Dプリンター内で行われ、パーツは層ごとに積み上げられますが、これでプロセスは終わりではありません。後処理は、3Dプリントワークフローにおいて、プリントされた部品を完成品へと変える重要なステップです。つまり、「後処理」自体は特定のプロセスではなく、様々な加工技術や手法を包含するカテゴリーであり、これらを組み合わせて適用することで、様々な美観や機能の要件を満たすことができます。
この記事で詳しく見ていくように、基本的な後処理（サポート除去など）、表面平滑化（物理的および化学的）、色処理など、後処理と表面仕上げの技術は数多くあります。3Dプリントで使用できるさまざまなプロセスを理解することで、均一な表面品質、特定の美観、生産性の向上など、製品の仕様と要件を満たすことができます。それでは、詳しく見ていきましょう。
基本的な後処理とは、通常、サポートの除去や基本的な表面のスムージング（より徹底したスムージング手法の準備）など、アセンブリ シェルから 3D プリント部品を取り外してクリーニングした後の初期手順を指します。
熱溶解積層法（FDM）、光造形法（SLA）、直接金属レーザー焼結法（DMLS）、カーボンデジタル光合成法（DLS）など、多くの3Dプリントプロセスでは、突起、ブリッジ、脆弱な構造を作成するためにサポート構造を使用する必要があります。 . 特異性。これらの構造はプリントプロセスでは有用ですが、仕上げ技術を適用する前に除去する必要があります。
サポート材の除去には様々な方法がありますが、現在最も一般的なプロセスは、切断などの手作業でサポート材を除去することです。水溶性基板を使用する場合は、印刷物を水に浸すことでサポート材を除去できます。また、CNC工作機械やロボットなどのツールを用いてサポート材を正確に切断し、公差を維持する金属積層造形など、部品の自動除去に特化したソリューションも存在します。
もう一つの基本的な後処理方法はサンドブラストです。このプロセスでは、印刷されたパーツに高圧の粒子を吹き付けます。スプレーされた材料が印刷面に当たることで、より滑らかで均一な質感が生まれます。
サンドブラストは、3Dプリントされた表面を滑らかにするための最初のステップとしてよく使用されます。残留物を効果的に除去し、より均一な表面を作り出すことで、研磨、塗装、染色などの後続工程の準備を整えることができるためです。サンドブラストでは光沢のある仕上がりにはならないことにご注意ください。
基本的なサンドブラスト以外にも、印刷部品の滑らかさや表面特性（マット仕上げや光沢仕上げなど）を向上させるための後処理技術があります。場合によっては、様々な造形材料や印刷プロセスにおいて、仕上げ技術を用いて滑らかさを実現できることもあります。しかし、表面平滑化は特定の種類の媒体や印刷物にのみ適している場合もあります。以下の表面平滑化手法（すべてXometry Instant Pricingで利用可能）を選択する際には、部品の形状と印刷材料が最も重要な2つの要素となります。
この後処理方法は、高圧下で粒子をプリントに吹き付けるという点で、従来のメディアサンドブラストと似ています。しかし、重要な違いがあります。サンドブラストでは、砂などの粒子は使用せず、球状のガラスビーズを媒体として用いて、プリントを高速でサンドブラストします。
丸いガラスビーズが造形物の表面に衝突することで、より滑らかで均一な表面効果が得られます。サンドブラストによる美観向上に加え、平滑化処理によって部品のサイズに影響を与えることなく機械的強度が向上します。これは、ガラスビーズの球形形状が部品の表面に非常に浅い影響を与えるためです。
タンブリング（スクリーニングとも呼ばれる）は、小型部品の後処理に効果的なソリューションです。この技術では、3Dプリントされた部品を、セラミック、プラスチック、または金属の小片とともにドラムに入れます。ドラムを回転または振動させることで、破片がプリントされた部品に擦れ、表面の凹凸が除去され、滑らかな表面が作られます。
メディアタンブリングはサンドブラストよりも強力で、タンブリング材の種類に応じて表面の滑らかさを調整できます。例えば、低粒度のメディアを使用すると粗い表面テクスチャが得られ、高粒度のチップを使用するとより滑らかな表面が得られます。最も一般的な大型研磨システムの中には、400 x 120 x 120 mmまたは200 x 200 x 200 mmの部品に対応できるものもあります。特にMJF（Minute-July Fluid：ミクロジェット研磨）やSLS（Single-Laser Laser Synchronization：結晶化レーザー研磨）部品の場合は、キャリアを用いてアセンブリ全体をタンブリング研磨できる場合があります。
上記の平滑化手法はすべて物理的なプロセスに基づいていますが、スチームスムージングは、印刷物と蒸気の化学反応を利用して滑らかな表面を生成します。具体的には、密閉された処理チャンバー内で3Dプリントを蒸発する溶剤（FA 326など）にさらします。蒸気は印刷物の表面に付着し、制御された化学的溶融状態を作り出します。溶融した材料を再分配することで、表面の欠陥や凹凸を滑らかにします。
蒸気スムージングは、表面をより磨き上げた光沢のある仕上がりにすることでも知られています。一般的に、蒸気スムージングは物理的なスムージングよりも高価ですが、優れた滑らかさと光沢のある仕上がりのため、好まれています。蒸気スムージングは、ほとんどのポリマーおよびエラストマー系3Dプリント材料に適合します。
後処理として着色を行うことは、印刷物の美しさを高める優れた方法です。3Dプリント材料（特にFDMフィラメント）には様々な色のオプションがありますが、後処理として調色を行うことで、製品仕様を満たす材料と印刷プロセスを使用し、特定の材料に最適な色を実現できます。製品。3Dプリントで最も一般的な2つの着色方法をご紹介します。
スプレー塗装は、エアゾールスプレーを用いて3Dプリント物に塗料を塗布する一般的な方法です。3Dプリントを一時停止することで、パーツ全体に塗料を均一に吹き付け、表面全体を覆えます（マスキング技術を用いて部分的に塗料を塗布することも可能です）。この方法は、3Dプリント部品と機械加工部品の両方で広く使用されており、比較的安価です。しかし、大きな欠点が1つあります。インクが非常に薄く塗布されるため、プリント物が傷ついたり摩耗したりすると、元の色が見えてしまうのです。この問題は、以下のシェーディング処理によって解決できます。
スプレー塗装やブラシ塗装とは異なり、3Dプリントのインクは表面の下に浸透します。これにはいくつかの利点があります。まず、3Dプリントが摩耗したり傷ついたりしても、鮮やかな色彩が損なわれません。また、塗料のように剥がれることもありません。染色のもう一つの大きな利点は、プリントの寸法精度に影響を与えないことです。染料がモデルの表面に浸透するため、厚みが増さず、ディテールが失われることはありません。具体的な着色プロセスは、3Dプリントのプロセスと材料によって異なります。
Xometry のような製造パートナーと協力することで、これらすべての仕上げプロセスが可能になり、パフォーマンスと美的基準の両方を満たすプロフェッショナルな 3D プリントを作成できます。
投稿日時: 2024年4月24日