サポート材なしで積み上げられる Stanford Bunny
自動topography slicingを用いたsupport-free 3-axis FDMの造形例。出典: J. Nti et al., “Automated topography slicing for support-free 3-axis FDM”, Figure 17, IJAMT (2026).
今回のStanford bunny
Stanford bunnyは、通常ならoverhangのためにsupport materialが必要になりやすい複雑形状を、3軸FDMでsupport-freeに造形できるかを示す実物評価に使われています。
提案するtopography slicingでは、単純な水平layerだけでなく、形状のtopographyに合わせて積層surfaceを変化させます。これにより各layerのoverhangを抑え、下のlayerで支えられる範囲を増やします。
PLAで実際に造形され、従来法とのmaterial usageも比較されています。今回は足場を付けてもらうのではなく、自力で積み上がる役です。
今回の扱い：非平面layerへ分解され、support materialなしでFDM造形される
状態：その他（物理造形）
論文の内容
3軸FDMのsupport問題
一般的なFDMでは水平layerを積み上げます。大きなoverhangでは下側にmaterialが存在しないため、support structureが必要になります。
supportは材料と造形時間を増やし、除去後のsurface qualityにも影響します。
Topography slicing
提案法は造形物の局所topographyを利用し、layer surfaceを形状に沿って変形させます。各layerが前layerから過度にはみ出さないようにすることで、3軸machineのままsupport-free領域を増やします。
5軸積層のようにtool orientationを自由に変えるのではなく、3軸FDMの制約内でslicingを工夫する点が特徴です。
Toolpath生成
非平面layerではnozzle heightがxy位置に応じて変わります。そのためcollision、extrusion continuity、layer thicknessを考慮したtoolpath生成が必要です。
自動化pipelineでは形状からtopography layerを作り、printableなpathへ変換します。
物理造形
複雑形状をPLAで実造形し、support-free fabricationが可能であることを確認しています。比較ではmaterial massとして43.06 gと45.04 gの値が報告されています。
制約
3軸machineなので、すべてのgeometryをsupport-freeにできるわけではありません。topologyや局所overhangが強い形状ではlayer surfaceだけでは解決できない場合があります。
またnon-planar toolpathではnozzle interferenceやsurface finishも重要です。
論文情報
Automated topography slicing for support-free 3-axis FDM
- Published: 2026年7月30日
- DOI: https://doi.org/10.1007/s00170-026-18768-1
- 分野: Additive Manufacturing / FDM / Slicing
- 使用モデル: Stanford bunny
- 使用箇所: Figures 17・18
- material: PLA
- reported mass comparison: 43.06 g / 45.04 g
- 用途: support-free 3-axis FDMの造形評価