造形品内部に欠陥はどれくらいできている？

3Dプリンタ造形でボイド（欠陥）がどれだけ含まれるかは、条件付きであれば簡単に算出することができます。ビード形状が幾何学的に単純な長方形と円弧で成り立っていて、造形条件などは考慮しないという前提です。実際には造形条件でビード形状は影響を受けますが、それは無視します。あくまで大まかな値です。
3Dプリント品のボイド
FDM 3D Printing Parameters Optimization:The Key Role of Line Width

 

上図のDAで示される部分がボイドです。wはビード幅、hは積層ピッチです。造形品が十分に大きく、同じ方向にインフィル100%で埋められているとした場合には、上図のセットが整然と並ぶため、造形品内部にボイドが占める比率は下記のようになります。

ボイド比率 = ((h^2-π(h/2)^2) / (w*h)) * 100

 

造形品内部のボイド比率計算
ビード幅 w mm
積層ピッチ h mm
造形品内部のボイド比率 %

値を入力してボイド比率を計算できます。h/wが0.5を超える場合は定着不安定となるため、結果は算出されません。

 

造形品内部のボイド比率 計算結果
各ビード幅に対してボイド比率を計算すると上のようになります。h/wが0.5を超える場合は定着不安定となるため、値は書いてありません。
造形品内部のボイド比率 グラフ
横軸に積層ピッチ、縦軸にボイド比率をとって各種のビード幅に対してプロットしたのが上の結果です。積層ピッチが小さいほどボイド比率は小さくなっていることがわかります。これは積層ピッチと造形品強度の関係でご紹介したのと同じです。同じ積層ピッチでもノズル径を大きくした方がボイドの占める割合は小さくなります。上記の一連の結果は正確なものではありません。十分に造形品が大きく100%インフィルとした場合の大まかな傾向だということに注意してください。

関連ページ

PLA樹脂のL体とD体について
ガラス転移点の3Dプリンタ向け解説
吸水しにくいフィラメントの選び方
結晶性樹脂と非晶性樹脂の違い　3Dプリンタの観点から
なぜPLAは3Dプリンタで広く使われるのか
PLA樹脂の歴史と現状
ABSとはどのような樹脂なのか 3Dプリンタの観点から
プラスチックの耐熱温度とは何か
PLAの生分解プラスチックとしての誤解
PLA表面処理におけるジクロロメタンの危険性
フィラメントの重さ、長さをWEBで計算
ホットエンドでフィラメント樹脂もれが起きる理由
PLAが加水分解すると3Dプリンタでは何が起きるか
フィラメント交換で3Dプリンタを一時停止させる方法(Simplify3D)
メルトフラクチャの発生原因と対策
世界のPLA（ポリ乳酸）樹脂メーカー
樹脂のコンパウンドとは
PLA樹脂は何に使われている？
PETG樹脂とは？ PETGとPETの違い
繊維強化プラスチックの3Dプリント基礎知識
2019年に発生したPLA樹脂の世界的需給ひっ迫について
樹脂の射出グレードと押出グレードの違い
PLA樹脂原料の取り扱い、乾燥、再生に関する基礎知識
3Dプリンタ ダイレクト式とボーデン式の違いは？
3Dプリンタ フィラメントに合ったノズル材質の選び方
3Dプリンタのノズル詰まり　考えられる3つのメカニズム
プラスチックの成形原料「樹脂ペレット」とは？
PLAの生分解メカニズムについて
3Dプリンタ造形中にどんな有害ガスが出るか
3Dプリント造形品のアニール処理で何が改善する？
フィラメントの乾燥で気を付けておきたい3つのこと
3Dプリンタで反りはなぜ起こる？(FDM)
導電性フィラメントとは？
PLA樹脂の結晶化 アニール時に起きていること
FDM式3Dプリンタの分解能の限界はどこにある？
造形品の積層強度は結局どうすれば上げられるのか
なぜこれまで3Dプリンタにはエンクロージャーがなかったのか
PLA樹脂 2021年の展望
3Dプリンタのファーストレイヤーの考え方
クリーニングフィラメントとは？
積層ピッチと造形品強度の関係
フィラメントはどのように量産している？
フィラメント押出量はどう計算されている？
3Dプリンタのビード断面形状を決めているもの
ホットエンドの温度はファンありなしでどう変わるか
3Dプリンタにおける高分子鎖の配向と絡み合いの影響
栓流（プラグフロー）とは？
3Dプリンタにおける樹脂冷却の際の挙動
3Dプリンタのフィラメント溶融モデル
3Dプリンタでのノズル内壁とフィラメントのギャップの埋まり方
樹脂はい上がりによる3Dプリンタの詰まり
プラスチック製品のアニール処理について改めて整理する
3Dプリンタで起きる糸引きについて考える
3Dプリンタ吐出の樹脂流動シミュレーション