製造および品質工学の観点から見ると、Multi Jet Fusion(MJF)で達成可能な寸法精度は、ポリマー粉末床溶融方式の中でも最も高いレベルに属します。ただし、その精度は部品形状、材料、造形方向といった要因による明確で予測可能なばらつきに影響されます。一般的な基準として、MJF部品は±0.3%の寸法精度、または最小値で±0.2 mm(±0.008インチ)を安定的に達成できます。
この精度は次のような意味を持ちます:
100 mmの寸法では、99.7 mm〜100.3 mmの範囲に収まることが期待されます。
10 mmの小さな特徴では、±0.2 mmの下限公差を適用し、9.8 mm〜10.2 mmの範囲で制御されます。
この精度レベルは、筐体、ハウジング、治具、固定具などの機能部品、さらには産業機器や民生製品における多くの最終用途部品に十分対応可能です。
MJFプロセスの精度は、いくつかの内在的要素によって決まります:
均一な熱反りの制御: レーザーポイントを使用するプロセスとは異なり、MJFはエージェントによる面全体の焼結を行うため、局所的な熱応力を最小限に抑えます。その結果、反りや歪みが少なく、収縮も均一で予測可能です。
等方的な収縮: MJF部品は冷却後、X・Y・Zの各軸方向に比較的均一な収縮を示します。この等方的挙動により、CAD設計段階での寸法補正が容易で信頼性が高く、FDMのような異方性のあるプロセスよりも制御しやすくなります。
粉末粒径: 微細なポリアミド粉末を使用することで、鋭いエッジや薄肉形状を形成でき、高精度造形が可能になります。
重要寸法部: 標準公差(±0.3%)よりも厳しい精度が必要な部位(例:圧入穴や嵌合面)は、CNC加工を二次工程として実施し、最終寸法を仕上げることが一般的です。このハイブリッド手法は高性能用途でよく用いられます。
穴および軸: 小径穴は粉末焼結によりやや閉じ気味になり、小径ピンや軸はわずかに太くなる傾向があります。重要寸法では、設計段階での補正またはドリル加工やリーマ仕上げの後加工を計画することを推奨します。
肉厚: 1 mm未満の極薄肉は安定した精度を維持するのが難しい場合があります。十分な肉厚を確保することで、脱粉時の変形を防ぎ、収縮を予測可能にします。
表面仕上げ: 造形後の表面はややザラついたマット調になります。寸法には大きく影響しませんが、シール面や摺動面にはバレル研磨や振動仕上げを行うことで滑らかにできます(寸法影響は軽微)。
MJFは精度・速度・コストのバランスに優れています:
FDMとの比較: MJFははるかに高精度で、層方向による弱点や可視レイヤー痕がほとんどありません。
SLAとの比較: SLAはより高精度かつ滑らかな表面を得られますが、部品が脆く、MJFのナイロン部品ほど耐久性・機能性に優れていません。
SLSとの比較: MJFとSLSは精度的に近いですが、MJFはディテーリングエージェントの効果により、機械的特性がより均一で、造形直後の表面品質も優れています。
まとめると、MJFは機能試作から最終用途製品まで幅広く対応できる高精度な造形技術です。その特有の収縮挙動と制約を理解し設計に反映することで、厳しいフィット・機能要求にも対応可能であり、特に重要な特徴部のみ二次加工を行うことで、最終的な精度を確保できます。