FDM(熱溶解積層)

溶かしたプラスチックのフィラメントを、動くノズルから押し出す(材料押出)

FDM(熱溶解積層、FFF とも呼ばれます)は、溶かしたプラスチックを細いノズルから押し出して、層の上に層を重ねて部品をつくります。スマートフォンスタンドやおもちゃのフィギュア、交換用のつまみの背後にある、卓上の3Dプリンターです。金型も工具も使わずに、デジタルファイルを数時間で本物のプラスチック部品にしてくれるので、重要です。

写真：HRostamani, CC BY-SA 4.0, 提供： Wikimedia Commons

FDM プリンターの側面図:フィラメントの経路、ホットエンド、積層、サポート丸数字は下の手順に対応しています。積層は、実際よりはるかに厚く描いてあります。

MecMade による 1 分でわかるFDM(熱溶解積層)

しくみ

モデルをスライスする。 スライサーと呼ばれるソフトウェアが、3Dモデルを薄い水平の層に切ります。そのあとツールパス(各層でノズルがたどる正確な経路)を書き出します。
フィラメントを送る。 駆動ギヤが、フィラメントと呼ばれるプラスチックの線(通常は太さ 1.75 mm)をつかみ、ホットエンドへ一定に押し込みます。
溶かす。 ヒーターブロックが、材料によって約 190–260 °C まで、プラスチックを温めます。温かい歯磨き粉のような、どろりとしたペーストに柔らかくなります。
1層を描く。 ヘッドが X 方向と Y 方向に動き、ノズルから、通常は幅 0.4 mm のビードを置きます。最初に外壁をなぞり、そのあと内側を、インフィルと呼ばれる疎なパターンで埋めます。
1段上がって繰り返す。 プレートが1層分の高さ、通常は 0.1–0.3 mm だけ下がります(またはヘッドが上がります)。次の層は、まだ温かい下の層に融着します。これが何百回も繰り返されます。
取り外して仕上げる。 冷えたら、部品をプレートから外します。サポート(オーバーハングの下に印刷される一時的な足場)は折り取り、表面は、やすりがけや塗装ができます。

主なポイント

材料: 熱可塑性樹脂(加熱すると柔らかくなるプラスチック):PLA、PETG、ABS、ASA、柔軟な TPU、ナイロン、ポリカーボネート、繊維入りの材種。産業用機械では PEEK と ULTEM
代表的な部品: 試作品、筐体、ブラケット、ジグと治具、交換部品、展示用モデル
部品サイズ: 卓上プリンターでは通常、1辺約 25 cm まで。産業用機械ではおよそ 1 m まで
精度: 約 ±0.2–0.5 mm(数十分の1ミリ)。産業用機械ではさらに良い
表面仕上げ: 積層の線が見え、筋のあるつや消しの表面。やすりがけ、パテ埋め、コーティングをして、初めてなめらかになる
向いているロット数: 1個から数百個。多数のプリンターを並べたプリントファームなら、さらに多く
金型・設備コスト: 金型は不要。卓上プリンターは数百から数千ドル、産業用システムは数万から数十万ドル
速度: 遅い:小さなクリップなら 1 時間未満、大きな部品なら1日以上