テンプレート作成を新たなレベルへ
高品質なテンプレートは、熱成形の成否を左右します。テンプレートを設計・製作する際には、熱成形におけるベストプラクティスに必要な知識を身につけることが重要です。ここでは、どのように SLS 3D プリント技術を使用して高品質な熱成形テンプレートを製作するかを詳しくご紹介します！
熱成形とは？
熱成形は、プラスチックシートを加熱し、金型に沿わせて成形することで、特定の形状を作り出す一般的な製造プロセスです。熱成形における重要な工程の一つが、プラスチックシートを成形するためのテンプレートの製作です。
まずは SLS 3Dプリントについて理解しましょう！
選択的レーザー焼結（SLS）は3Dプリント技術の一つで、粉末床溶融結合方式に属する積層造形技術です。高出力レーザーを使用して微細なプラスチック粉末を溶融・結合させます。他の3Dプリント技術とは異なり、SLSでは粉末自体がサポート材の役割を果たすため、サポート構造を必要としません。SLS粉末焼結で使用される材料は粒状の熱可塑性ポリマーであり、非常に高い設計自由度と高精度を実現するとともに、優れた機械的特性を安定して備えた部品を製造できます。
SLS 3Dプリントの工程
上記の動画と簡単な解説で、基本的な内容をご理解いただけたと思います。では、SLS 3Dプリントを使用するメリットにはどのようなものがあるのでしょうか？ここでは、SLS 3D プリントと熱成形テンプレートの製作に特に関連するメリットをいくつかご紹介します：
内部の多孔性により、より高品質な成形を実現
SLS 3D プリント技術を使用して熱成形用テンプレートを製作する主なメリットの一つは、製作された部品が多孔質になることです。これはどのような利点があるのでしょうか？多孔質であることで、テンプレートに通気孔を追加する必要がなくなったり、必要な通気孔の数を大幅に減らしたりできます。これは熱成形テンプレートにとって非常に重要です。通気孔が多いと、成形中にプラスチックシートに気泡や変形が発生する可能性があります。そのため、通気孔を減らすことでより高品質なプリント品を製作でき、完成品の安定性も向上し、さらに時間を節約できます！
優れた材料特性
SLS 3D プリントでは通常、ナイロンが使用されます。ナイロンは優れた機械的特性と耐熱性を備えているため、熱成形テンプレートの製作に理想的な材料です。
複雑な部品の製作に最適
SLS 3D プリント技術は、複雑な部品の製作に特に適しています。プリント時にレーザーを各所に照射できるため、高いレベルのディテールを再現できます。また、SLS 3D プリントではサポート材を必要とせず、粉末そのものがサポート材として機能するため、他の材料を使用する必要がありません。そのため設計の自由度が高まり、より複雑な部品を製造できます。
SLS 3Dプリントとそのメリットについてご紹介したところで、ここからは実際に熱成形テンプレートを製作する際の工程と注意点について詳しく解説します。
熱成形テンプレートの設計と製造
SLS 3D プリントで熱成形テンプレートを製作する際に、覚えておきたいポイントをご紹介します：
部品の向き
SLS 3D プリント用に熱成形テンプレートを設計する際は、造形プラットフォーム上での部品の向きを考慮する必要があります。これは、粉末の温度が部品の位置によって変化し、反りが発生する可能性があるためです。
幅が広く比較的平坦なテンプレートを設計する場合は、反りを最小限に抑えるため、20º程度の小さな角度をつけて3D プリントすることをおすすめします。
後処理と表面仕上げ
SLS 3D プリント技術は、複雑な形状や通気孔を必要としない部品の製造に優れていますが、その一方で、造形された部品の表面は通常、粗くなります。そこで活用されるのがメディアブラストです。SLS部品に対してメディアブラスト＊による全面的な除粉処理を行うことで、より滑らかな表面仕上げを得ることを強くおすすめします。
＊メディアブラストとは、さまざまな補修、修復、コーティング用途において、表面の洗浄や下処理を行うための加工方法です。研磨材を高速で表面に吹き付けます。
また、用途やニーズに応じてテンプレートを研磨したり、コーティング処理を施したりすることで、異なる表面仕上げを得ることもできます。これにより、より多くのカスタマイズが可能になります。ただし、テンプレート表面を変更すると、その多孔性に影響を与え、熱成形プロセスの最終的な結果に影響する可能性がある点には注意が必要です。
熱成形におすすめのSLS材料
ナイロン12は、最も一般的に使用されるSLS 3D プリント材料であり、熱成形テンプレートの製作にも理想的な材料です。優れた機械的特性と耐熱性を備えているためです。ナイロン12の熱変形温度は171ºC（0.45MPa）、引張強度は50MPaです。また、この材料で製作された部品は多孔質であるため、テンプレートに通気孔を設けたり、穴の数を減らしたりする必要がなく、より便利に使用できます！
SLS熱成形テンプレートの用途
SLS 3D プリントは、その独自の部品特性により、熱成形用途において多くのメリットがあります：
• 最終部品： SLSテンプレートは優れた強度と耐熱性を備え、高い寸法精度も実現できます。そのため、高品質な最終部品の製造に適しています。
• 小ロット生産： SLSテンプレートは、他の3D プリント技術で製作したテンプレートよりも長寿命であることが多く、小ロット生産で繰り返し使用するテンプレートの製作に最適です。
• 複雑な形状： レーザーによる高精度な造形に加え、粉末自体をサポート材として利用できるため、SLS 3D プリント技術では複雑な形状を持つ熱成形テンプレートを製作できます。
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