ほぼ毎週 EPTAHUB, 熱心なプロダクトデザイナーが、見つけたファイルのリンクをメールで送ってきます。 シングバース または、彼らがモデル化した基本的な形状 ティンカーカッド. メールには通常、次のようなことが書かれています。 “「ファイルはこちらです。ナイロン製のものが50個必要です。今日中に印刷できますか？」”
この考え方は、2次元の紙印刷の世界から来ています。標準的なオフィスプリンターでPDFを印刷したいときは、Ctrl+Pを押すだけです。コンピューターとプリンターがバックグラウンドで自動的に変換処理を行います。.
そのため、人々はよく私にこう尋ねます。 “「スライサーを使わずに3Dプリントはできますか？」” または “「できますか？」 STLを印刷する スライスせずに？”
答えは絶対的で妥協のない いいえ.
STL または STEP ファイルを直接 USB ドライブに保存し、そのドライブを 500,000 ドルの産業用 SLS に接続すると、粉末焼結積層造形) マシンは何もしません。プリンターは 3D 形状を理解しません。CAD モデルを全く認識しません。.
デジタルアイデアを物理的な現実にするには、それを翻訳エンジンに通す必要があります。そのエンジンとは、 スライサー.
このガイドでは、 3Dプリンティングにおけるスライスとは何か、そしてなぜそれが重要なのか. スライスアルゴリズムの背後にある数学的原理を解説し、ソフトウェアの設定が部品の物理的な強度を決定する理由を説明し、スライサーこそが真のエンジニアリングが行われる場所である理由を示します。.
3Dプリンティングにおけるスライスとは何ですか？
スライサーが必須である理由を理解するには、3Dプリンターの物理的な限界を理解する必要があります。.
デスクトップFDMマシンであろうと産業用金属プリンターであろうと、 EPTAHUB, 積層造形機は、特定の方法でしか物体を製造できません。それは、下から上へ、一度に1つの微細な層を積み重ねていく方法です。.
あなたが尋ねると、, “「3Dプリンティングにおけるスライスとは何ですか？」”, つまり、あなたはプロセスのCAM（コンピュータ支援製造）段階について質問しているのですね。.
スライサーとは、3Dデジタルモデルをインポートし、それを水平方向に数百または数千の平面的な2D断面に文字通り切断する特殊なソフトウェアです。.
モデルをこれらの平らなスライスに切り分けたら、 3Dプリントのスライスアルゴリズム プリンターの機械部品が特定の層を描画するためにたどるべき正確な経路を計算します。そして、それらの物理的な経路をGコード（X、Y、Z座標、押出速度、温度コマンドからなるプログラミング言語）に変換します。.
ソース検証： 積層造形に必要な前段階としてのスライスの概念は、正式には次のように定義されています。 ISO/ASTM 52900:2021 （積層造形 - 一般原則 - 用語）では、ツールパスを生成するために3D形状を平面レイヤーにスライスする必要があると規定されています。.
3Dプリンティングにおけるレイヤリングとは何ですか？
知りたい場合は 3Dプリンティングにおけるレイヤリングとは何か, トランプのデッキを手に持ちます。.
デッキを上から見ると、しっかりとした3Dの長方形のブロックのように見えます。しかし、側面をよく見ると、その「ブロック」は実際には52枚の平らな2D層が積み重ねられたものであることがわかります。.
これはまさに、スライサーがCADファイルに対して行う処理です。例えば、高さ1インチの円柱のデザインを送っていただき、スライサーの積層ピッチを0.1ミリメートルに設定すると、スライサーはその円柱を254個の平らな円に分割します。プリンターは円#1を印刷し、Z軸を0.1mm上に移動させ、その真上に円#2を印刷します。このプロセスを252回繰り返し、最終的に円柱が形成されます。.
スライスが重要な理由：ソリッドCADの錯覚
ここで問題の核心に迫ります。なぜプリンターがこれを自動的に行えないのでしょうか？なぜ専用のスライスソフトウェアが必要なのでしょうか？ Prusa Slicer, UltiMaker CuraやMaterialise Magicsのようなハイエンドの産業用プログラムでしょうか？
なぜなら、CADファイルは嘘つきだからだ。.
CADソフトウェアで立方体を描画すると、コンピュータはそれを100%のプラスチックまたは金属の固体ブロックとして扱います。しかし、実際の製造現場では、100%のプラスチックの固体ブロックを印刷するのは通常、非常に悪い考えです。材料の無駄遣いになり、印刷に途方もなく時間がかかり、大量のプラスチックが冷却される際に熱収縮によって部品が歪み、造形プレートから剥がれてしまうからです。.
その「固体」キューブをスライサーにインポートすると、スライサーは内部を取り除きます。パーツは完全に空洞になります。 製造エンジニア スライサーの設定を使用して、パーツの内部物理特性を構築します。.
スライサー内部で行っている重要なエンジニアリング上の決定事項は以下のとおりです。 EPTAHUB:
1. 外周（シェル）
スライサーに最初に指示するのは、パーツの外壁の厚さです。これを「外周」または「シェル」と呼びます。“
机の上に置いて見栄えを良くするだけの化粧ケースの試作品を作る場合、スライサーに外周を2層だけ印刷するように指示すれば（壁の厚さは約0.8mm）、驚くほど速く印刷でき、コストも非常に少なくて済みます。.
しかし、50ポンドのモーターを支える構造ブラケットを印刷する場合は、スライサーに6層または8層の外周を印刷するように指示します。外殻が厚いほど、耐衝撃性が高くなります。.
2. 充填密度とパターン（内部骨格）
私たちはそうではないので 部品を印刷する 100% ソリッドの場合、シェル内部の空隙を支える必要があります。これは 充填材.
スライサーを使用すると、内部の幾何学的骨格を自動的に生成できます。密度を選択できます（例えば、20% infillは、内部が20%のプラスチックと80%の空隙で構成されていることを意味します）。パターンを選択することもできます。.
- グリッド/直線状の充填： 高速で標準的な設計で、基本的な上部装填式圧縮機に適しています。.
- ジャイロイドインフィル： 複雑で波打つような3D波形パターンにより、あらゆる方向から均等なせん断強度が得られます。私たちはこれを多用しています。 EPTAHUB 最終用途の機能部品においては、部品がねじれたり落下したりした場合に致命的な故障を防ぐことができるため、この構造が重要となる。.
ソース検証： FDM印刷の機械的特性に関する研究、例えば、 製造プロセスジャーナル, 充填パターンを変更すること（特に2Dグリッドからジャイロイドのような3D構造に変更すること）によって、材料重量を増やすことなく、印刷されたポリマーの引張強度と曲げ強度が大幅に変化することが一貫して示されています。.
3. 温度と流れのダイナミクス
スライサーは形状を管理するだけでなく、熱力学も管理する。.
人々はよく尋ねます、, “「PLAが3Dプリンティングで人気のある素材である理由は？」” その主な理由は、PLAが非常に幅広い温度範囲で使用できるためです。200℃前後で容易に溶融し、冷却時に大きく変形することもありません。.
しかし、ポリカーボネートやナイロンカーボンファイバーのようなエンジニアリンググレードの材料をスライスする場合は、スライスアルゴリズムを大幅に調整する必要があります。スライサーに、ノズルがプラスチックを正確に280℃で押し出すように指示し、加熱ベッドを110℃に維持するように指示し、周囲の空気がプラスチックに衝撃を与えて層間剥離を引き起こさないように冷却ファンを完全に停止するようにプログラムしなければなりません。.
スライサーの設定を間違えると、印刷が完了する前に部品が文字通りバラバラになってしまいます。.
重力との戦い：支柱といかだ
腕をまっすぐ横に伸ばすと、腕は重力に逆らっている状態になります。3Dプリンティングの世界では、これを「オーバーハング」と呼びます。“
積層造形は下から上へと層を積み重ねていくため、空中にプラスチックを印刷することはできません。CAD設計に水平方向に突き出た部分（家の屋根やフィギュアの腕など）がある場合、プリンターのノズルから溶けたプラスチックが文字通り空中に押し出されることになります。プラスチックは造形プレートに落下し、印刷は絡まったプラスチックの糸の塊となって大失敗に終わります。.
ここでスライサーの真価が発揮される。それは重力を数学的に予測するのだ。.
インテリジェントサポート構造
複雑な形状をスライスソフトウェアで処理すると、 EPTAHUB, このアルゴリズムは、すべてのデジタルレイヤーを分析します。そして、およそ45度を超える角度で突き出ている形状をすべて識別します。.
スライサーは自動的に生成します 支持構造―印刷中にオーバーハングした形状を所定の位置に保持するために、造形プレートから立ち上がる一時的な足場のような塔。.
ハイエンドのスライスでは、これは単なる基本的なグリッドではありません。最新のスライスアルゴリズムは、「ツリーサポート」と呼ばれる、モデルの周囲にビルドプレートから有機的に成長するサポート材を使用し、最小限の材料で最大限の安定性を実現します。プリントが完了すると、これらのサポート材は物理的に折られるか、化学薬品で溶解されます。.
こうした一時的なタワーを生成するスライサーがなければ、複雑な工業用形状を製造することは不可能だろう。.
3Dプリンティングにおける「ラフト」とは何ですか？また、どのような場合に使用されるのですか？
初心者デザイナーがスライサーの設定に関してよく受ける質問のもう1つは、次のとおりです。 “「3Dプリンティングにおける『ラフト』とは何ですか？また、どのような場合に使用されますか？」‘
ラフトとは、その名の通り、造形物の上に重ねる下地のことです。金属やガラス製の造形プレートに実際の部品の最初の層を直接印刷するのではなく、スライサーはプリンターに、まず厚みのある使い捨てのプラスチック製のグリッド（ラフト）を作成するように指示します。そして、そのラフトの上に実際の部品を印刷します。.
なぜ私たちはいかだを使うのか？
- ベッド接着性： 一部の高度なエンジニアリングポリマー（ABSやASAなど）は、冷却時に激しく収縮します。この熱収縮によって大きな内部応力が発生し、造形物の角が造形プレートから剥がれてしまうことがあります（これを反りと呼びます）。ラフトは、プラスチックを造形プレートにしっかりと固定する、広大で凹凸のある表面積を提供します。.
- レベルアップ時の補償： プリンターの造形プレートがわずかに歪んでいたり水平でなかったりする場合、厚めのラフトを印刷することで、実際に造形する部品のための完全に平らで水平な土台を作ることができます。.
で EPTAHUB, 弊社では、精密に調整された密閉型の工業用機械を使用しているため、ラフトはほとんど必要ありません（弊社では、エッジを固定する単層のアウトラインである「ブリム」を好んで使用しています）。しかし、扱いの難しい素材を扱うデスクトップユーザーにとっては、スライサーで「ラフト」のチェックボックスをオンにすることが、プリントを成功させる唯一の方法となる場合がよくあります。.
すべてのスライサーが同じように作られているわけではない（FDM、SLA、SLSの違い）
スライス処理は普遍的な言語ではないことを理解することが重要です。どのようなスライス処理を行うかは、使用するテクノロジーによって完全に異なります。.
標準の FDM を使用している場合 (熱溶解積層法プラスチックのスプールを溶かす機械の場合、スライサーは機械式ノズル用のツールパスを計算します。スライサーは、充填パターン、壁の周囲、押出温度にこだわります。.
しかし、全く異なる技術を使用している場合はどうでしょうか？
樹脂用スライス（SLA / MSLA）
SLA（ステレオリソグラフィー）マシンを使用している場合 EPTAHUB 高解像度で透明な医療用プロトタイプを印刷するには、スライス処理のプロセスが完全に変わります。.
SLAマシンはノズルを使用しません。UVレーザーまたはLCDスクリーンを使用して液体樹脂を硬化させます。したがって、SLAスライサーは充填パターンやノズル温度を計算しません。代わりに、 露光時間.
スライサーはモデルを層状に分割し、各層ごとに白黒画像（ステンシルのようなもの）を生成します。そして、そのステンシルを通して紫外線を照射する秒数を正確に機械に指示し、その層の液体樹脂を硬化させます。.
樹脂は重く、プリントされた造形物は通常、タンクから逆さまに引き出されるため、SLA方式のスライスでは、重量配分を計算し、吸引力によって造形台から部品が剥がれ落ちるのを防ぐために、微細な針状のサポート構造を生成することに重点が置かれています。.
金属加工用スライス加工（DMLS／SLS）
工業的な粉末床溶融（レーザーでナイロンやチタンの粉末を溶融する）に移行すると、スライサーは深刻な熱力学の問題に直面することになる。.
SLSスライサーは、ベッド内の未溶融粉末が自然に部品を支えるため、重力に対抗するためのサポート構造を生成する必要はありません。代わりに、スライスアルゴリズムは完全に レーザーベクトルと熱管理.
スライサーがレーザーに特定の領域を高速で往復走査するように指示すると、金属を歪ませる巨大な熱プールが発生します。 金属切断機は、レーザーをずらすために複雑なアルゴリズムを使用します。 熱応力をビルドプレート全体に均等に分散させるために、パス（「アイランドスキャン」と呼ばれることもある）を使用します。.
ソース検証： 添加プロセス（押出成形、槽光重合、粉末床溶融）に基づく独自のスライス戦略の必要性については、 ウォーラーズ・レポート, 積層造形技術に関する業界標準の年次刊行物。.
結論：スライサーは製造業者である
スライスが重要な理由をまとめると次のようになります。 3Dファイルは意図を表し、スライサーは現実を表す。.
世界で最も完璧に最適化されたCADモデルを設計するために100時間を費やしたとしても、そのモデルが経験の浅いオペレーターに渡され、誤ったスライスアルゴリズムを使用したり、誤った充填密度を選択したり、オーバーハングや層間接着を適切に処理するために部品の向きを正しく調整しなかったりすれば、実際の部品は失敗に終わるでしょう。.
STEPファイルを送信すると EPTAHUB, つまり、お客様は50万ドルもする当社の機械を使用する権利だけを支払っているわけではありません。スライサーの設定を操作するために必要な12年間のエンジニアリング経験に対しても料金を支払っているのです。引張強度を最大化し、熱による反りを防ぎ、最終的な物理的な部品がデジタル上の理想と完全に一致するように、お客様固有の形状をどのようにスライスすればよいかを正確に把握しているエンジニアに対しても料金を支払っているのです。.
スライサーなしでは3Dプリントはできません。そしてさらに重要なのは、スライサーの使い方を知っているエンジニアがいなければ、信頼性の高い製品を製造することはできないということです。.
