押出係数の決定方法

この記事では、押出機を制御するための材料固有のパラメータとして使用できる材料定数（または係数）の決定方法について説明します。

1 - はじめに

2 - 完璧な層幅を得るためのチューニング方法

1 - はじめに

押出機を初めて調整する場合や新しい材料を試す場合、多くのユーザーは均一なビード形状を目指しながらも押出材料にばらつきが生じていることに気づきます。このようなばらつきは、壁厚の不均一につながる可能性があり、これは特に大規模な積層造形（AM）用途では重要な問題となります。この記事では、所望のビード寸法を実現するための微調整の手順を概説します。

しかし、なぜこのようなことが起こるのでしょうか？

熱可塑性複合材料は、粘度、繊維含有量、熱伝導率がそれぞれ異なり、これらはすべて材料の押し出しと次の層への堆積に影響を及ぼします。

これらの材料が押し出される際、ガラスやカーボンなどの繊維含有量による高粘度により、純粋な熱可塑性プラスチックと比較して流れが安定しなくなります。 繊維は流れに沿って整列し、材料の広がり方に影響を与えます。一方、熱伝導率は冷却速度に影響を与え、押し出された材料がどのように定着し、下の層と結合するかに影響を与えます。 これらの要因により、同じ押し出し量であっても、各層の実際の幅や品質は異なる可能性があります。

2 - 完璧な層幅の調整方法

この手順では、理論上の材料量を押し出し、実際の測定値を使用して調整します。 乗数を正確に調整するには、おそらく2～3回の反復が必要になるでしょう。

ステップ1 - 標準テストオブジェクトの定義

すべてのテストでは、あまり複雑すぎず、あまり大きすぎないオブジェクトを使用します。CEADでは、角が丸みを帯びた（半径25mm）400x400x400 mmの立方体を使用しています。 その他の機能（例えば、小さな半径、ダブルビードの挙動、オーバーハング）をテストする、より複雑なオブジェクトを考えることもできます。

ステップ2 - ベースライン設定を使用して、オブジェクトをプリントします

スライサーのレイヤー幅を既知の値に設定し、テストオブジェクトをプリントします。

例：ビードの幅を10 mmに設定します。

ステップ 3 - 実際の幅を測定

ノギスを使用して、プリントされたビードの幅を測定します。

例：プリント後、12 mmのビード幅を測定します。

ステップ 4 - 押し出し係数を計算する

以下の公式を使用して、初めての押し出し係数を計算します。

押し出し係数 = (目標幅 / 測定幅)

例：押し出し係数 = (10,0 mm / 12,0 mm) = 0,833 (または83,3%)

ステップ 5 - 計算した倍率を設定し、再印刷および再測定

スライスプログラムで倍率を設定します（通常は、押し出し倍率、材料倍率、または材料定数と呼ばれます）。 適用したパラメータを使用してテスト対象を再印刷し、再測定します（最良の結果を得るには、同じ場所で測定するのが理想的です）

例：押し出し倍率を83.3%に設定した後、測定幅は10.3mmです

ステップ 6 - 新しい係数を計算する

以下の公式を使用して新しい係数を計算します。

新しい押出係数 = 古い押出係数 * (目標幅 / 測定幅)

例：新しい押出係数 = 0.833 * (10.0 mm / 10.3 mm) = 0.809 (または 80.9%)

ステップ 7 - 満足のいく結果が得られるまで繰り返す

正確な押出係数が得られるまで、このプロセスを繰り返します。

参考情報

ヒートゾーンの設定値を変更すると、押出される材料の量に影響します（粘度の変化による）。そのため、これらの設定値を変更した場合は、材料係数を再調整することをお勧めします（同じ材料を使用する場合）。

異なるビード寸法と印刷速度（通常の印刷寸法とレイヤー時間に対応）をテストします。押出速度（印刷速度/レイヤー時間による）の違いは、押出材料の粘度に影響を与えるため、レイヤー幅にも影響を与える可能性があります。

ガラス繊維やカーボン繊維の研磨性により、ノズルは時間の経過とともに摩耗し、押出材料のフローや圧力に影響を与え、その結果ビード幅にも影響を与える可能性があります。時間の経過とともに材料乗算器を再テスト/再調整し、摩耗が認められた場合はノズルを交換してください。