3Dプリントに適したノズルサイズを選ぶ際に考慮すべき要因、および大判3Dプリントにおけるオートクレーブ治具で確認すべき事項について学びましょう。
3Dプリントでオートクレーブ治具を作成する場合は、使用する材料のCTE値の基本を理解することが重要です。これを知ることで、3Dプリントしたパーツがオートクレーブ内でどのように反応するのか、またどのような結果が予想されるのかをよりよく理解することができます。
オートクレーブ用工具は、一般的に航空宇宙産業や高級自動車産業における複合部品の製造に使用されます。この工具は、複合材料の硬化プロセス中の高温と高圧に耐えるものでなければなりません。大判3Dプリントは、複雑な形状を迅速かつ正確に作成できるため、オートクレーブ用工具の製造に費用対効果の高い方法です。
オートクレーブ用工具の一般的な課題のひとつは、工具材料の熱膨張です。どんな材料でも熱せば膨張し、冷めればまた収縮します。これは3Dプリントされた工具にも当てはまります。
熱膨張係数（CTE）熱膨張係数（CTE）とは、温度変化に応じて材料がどれだけ膨張または収縮するかを測定した値です。治具材料のCTEが硬化中の複合材料のCTEと著しく異なる場合、複合部品に歪みや欠陥が生じる可能性があります。そのため、3Dプリントのオートクレーブ用治具の材料は慎重に選択し、そのCTEを考慮することが重要です。オートクレーブ用治具に一般的に使用される材料には、インバーやCTE値の低いエポキシフォームなどがあります。
理想的な世界では、複合材料と、そのツールに使用される大型3Dプリント用材料の熱膨張率は同じであるべきです。その場合、オートクレーブ内の両材料の膨張も同じになります。
LFAMと従来の金型および工具従来の金型材料と3Dプリントのオートクレーブ用工具材料の大きな違いは、オートクレーブ内での挙動です。従来の材料は、理論上は等方性熱膨張率を持っています。これは、材料のあらゆる方向で膨張率が同じであることを意味します。
3Dプリント素材は、ツールの製造工程により異なる挙動を示すことになります。 レイヤーのXおよびY方向では、CTEはZ方向よりも低くなります。 つまり、3Dプリントツールは、XおよびY方向よりもZ方向でより大きく膨張することになります。 このため、プリント戦略が許すのであれば、ツールのレイヤーの量を可能な限り最小限に抑えることが常に最善です。
エポキシ発泡体に関する一般的な誤解として、等方性熱膨張係数を持つというものがあります。これは、材料の膨張がすべての方向で同じであることを意味します。これは理論上のみ当てはまることです。実際には、エポキシ発泡体は絶縁体として作用します。発泡体は均一に熱せられることはなく、結果として、工具全体で不均一な膨張が生じます。そのため、実際には、エポキシ発泡体は異方性材料として作用します。紙面上では等方性材料であってもです。
大型フォーマットの付加製造における熱膨張率 熱膨張率の値は、材料サプライヤーが提供するデータシートに記載されていますので、必ず参照してください。 CEADのカスタマーポータルには、オートクレーブ内の3Dプリントされたツールの熱膨張を計算できるオンラインツールがあります。 オートクレーブ内の硬化サイクルの温度と、材料の各方向の熱膨張率を入力するだけで済みます。