3Dプリンターでねじを造形する

この記事について
【3Dプリンターでねじを造形する】

今回はFDM方式の3Dプリンターで「ねじ」を造形したので、その際の経験談をまとめます。

 

ねじを造形したいなと思われている方へ、少しでも参考になればと思います。

 

  1. 3Dプリンターでねじは造形できるの?
  2. メリット、デメリット
  3. 実際に造形した結果やコツ
  4. まとめ

 

3Dプリンターでねじは造れるの?

実際のところ、FDM方式の3Dプリンターでねじは造れます

 

ですが、一般的に売っている金属ネジとは違って、使いどころには注意が必要です。

 

ひきつづきメリット、デメリットを確認してください。

 

3Dプリンターで造るメリット・デメリット

  • 手早く作れる
  • 自由な設計が可能

 

  • 強度が弱い
  • 劣化が進む
  • 精度が低い

 

使いどころとしては、強い力がかかりにくい「おもちゃ」や「ツール」などで使用することが可能です。

 

実際に造形してみる

実際にねじを設計し、FDM方式の3Dプリンターで造形しました。

 

造形条件

まずは造形条件についてです。

項目 条件
樹脂 ABS
ノズル径 0.4mm
積層ピッチ(レイヤーの高さ) 0.2mm
雄ねじ/雌ねじサイズ 12mm(呼び径)
1.5mm(ピッチ)

 

では、さっそく結果についてです。

 

結果① 雄ねじの仕上がり

最初に造形した雄ねじの仕上がりがあまりよくなくて、下記の写真のように、ねじ部の山に小さい「ダマ」が出来てしまいました。

ネジ造形、ダマができている

もっと小さいねじだとさらに発生しやすくなります。

 

試しにこれを使って雌ねじに組付けてみます。

ねじはめ合い

うーん。やはり入りが悪いですね。
むりやり回せば進みますが、結構大変です。

 

そこで、雄ねじの「呼び径を小さく」してもよいのですが、そのまえにダマを無くそうと思います。

 

方法としては、スライサーソフトシェル(壁の数)を2枚から1枚に変更します。

 

造形しなおした結果がこちら↓

シェルを1枚にして造形したネジ

ダマが減っていることがわかります。

 

では試しに取り付けます・・・

 

なかなか回らずに、強引に回したらねじ切れました。

造形したねじを回したら破損した

ということで、きつい原因は「ダマ」の問題ではありませんでした。

 

次は、雄ねじの呼び径を1mm減らして11mmにしたものを造形して、はめてみます。
※少し小さくします

 

結果は・・・

 

造形したネジが入ったところ

スムーズに入りました。多少「あそび」があるかなと言う感じです。

 

結果として、「同じ呼び径」で造形するとはめ合いがきつくなりますので、0.5mm~1mm程度のサイズ修正が必要かと思います。

 

結果② きついと折れる

同じ呼び径・ピッチで設計したねじを造形して、取り付けてみると最初は特に回しにくいです。

 

1度通すと2回目はスムーズに通りやすくなることもありますが、硬すぎると折れることがあります。

ねじが折れた

 

折れないようにする為には、下記のことを試してみて下さい。

  1. 0.5mm~1mm程度のサイズ修正する
  2. 強度の高い樹脂をつかう
  3. 充填率を上げる
  4. 充填形状を選定する

 

結果③ 経年劣化に注意する

樹脂は、時が経つにつれて「劣化」が発生します。

 

造形したものを長く使う場合は、樹脂えらびに気を付けましょう。

 

今回のまとめ

FDM方式の3Dプリンターでねじを製作する場合は「使い道」が非常に大切です。
それ次第では有効に使用することができます。

ふりかえり
ダマを無くすには「シェル」の調整を行うと良い。
同じ径では、はめ合いがきつくなり、割れる可能性があるので、0.5mm~1mm程度のサイズ修正すると良い。
ねじ回しに負荷がかかると割れやすくなるので造形する時は下記に気を付ける。
・強度の高い樹脂を選定する
・充填率を上げる
・充填形状を選定する
長く使用するのであれば、耐久性のある樹脂を使用する。

 

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