ペンシルベニア州立大学の 2 人の研究者が、印刷物の作成に必要なサポート材料の量と密度を削減する 5 軸付加型 3D 印刷の新しいシステムを開発しました。
博士課程の学生である Xinyi Xiaoa 氏と Sanjay Joshi 氏は、「5 軸サポートフリーの積層製造のためのプロセス計画」と題した論文の中で、可動式のビルド プレートまたは押し出しアームを備えた 3D プリンターを使用して、印刷時に 3D 空間でオブジェクトを回転させ、押し出される際にすべての表面を「平ら」にすることを提案しました。
通常の積層型3Dプリントでは、オブジェクトの底面からプリントを開始し、層を追加していきます。オブジェクトの上部が底面よりも大きい場合や、メインの底面からはみ出している場合（木の幹から枝が張り出している様子を想像してみてください）、従来のプリンターではサポート材を追加し、そのサポート材は取り除いて廃棄します。
「支持構造の除去は、特に金属部品の場合、コストと時間がかかります」と研究者らは書いている。
言い換えれば、これは 3D プリントの 2 乗であり、オブジェクトの成長に合わせてプロセスを最大化するためにプリンターに別の軸が追加されています。
研究者のプロジェクトは、5軸3Dプリンターで印刷するオブジェクトの準備を大幅に高速化する、印刷準備のための新しい予測モデルに焦点を当てています。
「5軸積層機を使用すれば、サポート材を必要とせずに構造物を造形できる可能性があります」と研究者らは記している。「しかし、5軸加工機の能力を最大限に活用するための自動プロセスプランニングソフトウェアは不足しています。[本研究では]5軸加工機を用いた造形中に部品の向きを変更できる自動化手法を紹介します。」
このプロセスでは、オブジェクトを別々のピースに切り分け、それぞれを異なる軸で印刷する必要があります。例えば下の画像では、システムはウサギを4つのピースに切り分けており、足を1つの軸、垂れ下がった尻尾と胴体を別の軸、そして耳をさらに別の軸で印刷しています。
通常の3Dプリンターを使用すると（こちらのInstructablesの記事で紹介されているように）、サポート材がウサギのほぼ全体を覆ってしまい、一部は取り除くのが困難です。しかし、新しいプロセスでは、サポート材の量を減らしたり、完全に取り除いたりすることができます。
「従来の積層造形法を用いた大型金属部品の製造には、数日かかり、サポート構造を用いることで多くの材料が無駄になることがあります」と開発者たちは述べた。「積層造形は非常に強力で、その柔軟性により様々なものを作ることができます。しかし、欠点もあります。まだやるべきことは山積みです。」
市販されている 5 軸プリンターはそれほど多くなく、家庭用のものもありませんが、5 ポンドのプラスチック廃棄物を出さずに Razor Crest を 3D プリントできるのであれば、導入してもいいと思います。
