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従来の製造と比較して、3D プリントは安価で便利であり、混乱や有害な副産物の発生も大幅に減少します。結局のところ、プロトタイピングと小規模製造を私たちの寝室にもたらしたのです。しかし、3D プリントは便利ではありますが、決して簡単ではありません。
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不適切なベルト張力や不適切なノズル締め付けトルクから、何百ものスライサー ソフトウェア設定のいずれかが間違っていることまで、あらゆるものが 3D プリントに致命的な障害を引き起こす可能性があります。ただし、3D プリントの失敗の最も一般的な原因と、それらを回避するための便利なヒントをまとめているので、心配しないでください。
1. ストリングを張る
コスメティック 3D プリントでは、糸引きは致命的な失敗にはならないかもしれませんが、モデルのすべての空きスペースを横切って水平に走る薄いプラスチックの破片も、目的を台無しにします。さらに悪いことに、過剰な糸引きは、機能的なプリント、特に可動部品を含むプリントにクリアランスの問題を引き起こす可能性さえあります。
糸引きの原因は何ですか?
この見苦しい欠陥は、3D プリンタが 3D モデル内の隙間を通過する際に、溶融したフィラメントがノズルからにじみ出るのを止めることができない場合に発生します。この現象は、溶融フィラメントの粘度からノズル内で発生する圧力まで、いくつかの要因によって支配されます。
つまり、過度の温度で印刷すると、フィラメントがノズルからにじみ出て糸引きが発生しやすくなります。一方、ノズルの圧力を緩めないと、溶融プラスチックが早期に押し出される原因になります。フィラメント内の水分の存在も糸引きの原因となる可能性があります。
さらに悪いことに、PETG などの特定の材料は本質的にこの 3D プリンティングの欠陥の影響を受けやすくなっています。
糸引きを直す方法: より低い温度を使用する
ノズルの温度が高くなるほど、フィラメントがにじみ出るべきでないときににじみ出しやすくなります。正しいノズル温度を設定すると、適切なフィラメント粘度が得られ、3D プリンターが溶融フィラメントの流れをより正確に制御できるようになります。幸いなことに、これを達成する簡単な方法があります。
PrusaSlicer やそのオープンソース版 SuperSlicer などの最新のスライサーのほとんどには、温度タワー テスト モデルが組み込まれています。これらのキャリブレーション ウィザードを使用して、選択したフィラメントのノズル温度設定を微調整します。温度タワーを使用すると、モデルのさまざまなセクションを異なるノズル温度で印刷できます。
これは、層間接着強度の最大化と糸引きの軽減の間のゴルディロックス ゾーンを見つけるのに最適です。さまざまなレベルでテスト プリントをスナップし、どの温度設定がアプリケーションにとって十分強いかを判断し、同時に糸引きを軽減します。
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リトラクト設定を調整する方法
過剰なノズル温度への対処は完了したので、プリンターのノズル圧力を軽減することに移ります。ノズル内の小さなオリフィスから溶融フィラメントを押し出すには、大きな圧力が必要です。途方もない押し込み力が時間内に減少しないと、フィラメントがノズルからにじみ出し続け、糸引きとして現れます。
スライサー ソフトウェアには、まさにこの目的のための「後退距離」と呼ばれる設定があります。名前が示すように、フィラメントを反対方向に引っ張ることでノズルの圧力を下げます。後退距離の値はミリメートル単位で測定され、ダイレクトドライブ押出機の場合は 0.4 mm ～ 1.2 mm の範囲になります。ただし、ボーデン押出機では 2mm ～ 7mm の収縮が必要です。押出機の種類がわからない場合は、 ダイレクトドライブとボーデン押出機の説明者 カバーしてもらうべきです。
フィラメント素材の硬さ・弾性によっても値は変化します。リトラクト用に最適化されたキャリブレーション モデルを印刷することが、3D プリンターの適切な設定を決定する唯一の実行可能な方法です。温度タワーと同様、ほとんどのまともなスライサーにはリトラクションタワーが組み込まれています。そうでない場合は、からリトラクションタワーをダウンロードできます。 印刷可能物 どの後退距離設定が自分にとって最適かを見つけてください。
収縮距離に加えて、収縮速度もストリング張りに影響します。ほとんどのフィラメントでは 25mm/s から 60mm/s の間で変化しますが、直接押出機を使用しているかボーデン押出機を使用しているかにも依存し、印刷される材料の靭性/弾性にも影響されます。速度が低すぎるとストリンギングが悪化しますが、速度が高すぎるとフィラメントが押出機のギアに噛み込まれたり、完全に切れてしまったりすることがあります。繰り返しになりますが、キャリブレーション プリントが最善の方法です。
2. ノズルの詰まり
ノズルの詰まりは、フィラメントがノズルを通過できないときに発生し、その結果、印刷が不完全になったり、まったく押し出されなくなったりします。文字列とは異なり、これは常に完全な印刷エラーを引き起こします。詰まりの原因を特定して解決策を見つけることも、非常に多くの変数が関係するため、それほど簡単ではありません。
ノズル詰まりの原因とその予防方法
3D プリンター押出機は複雑であるため、ノズル詰まりの原因となる可能性のある多くの障害点が生じます。大まかに言うと、主な原因は機械 (押出機、ノズル、ヒーター) の問題からフィラメントの選択や取り扱い方法まで多岐にわたります。最も一般的な原因を見てみましょう。
フィラメントの品質: 安価なフィラメントにはほこりや破片が含まれている可能性があり、時間の経過とともにノズル内に蓄積し、最終的にはノズルを詰まらせる可能性があります。適切な製造基準に従わないブランドが製造したフィラメントの内部に金属片が見つかることも珍しくありません。開口部がわずか 0.4 mm の平均的なノズルであれば、目詰まりするのはそれほど時間はかかりません。評判の高いブランドの高品質フィラメントを使用するのは有益です。ただし、以下の手順に従えば、安価なフィラメントの悪影響を軽減するのは簡単です。 ノズルのメンテナンスを予防するためのコールド プル ガイド 。
間違ったノズルサイズ: カーボンファイバーとグラスファイバーのブレンドを採用したエンジニアリング フィラメントは、ほとんどの 3D プリンターに搭載されている標準の 0.4 mm ノズルを簡単に詰まらせる可能性があります。比較的大きな複合材料が純正ノズルの小さなオリフィスを詰まらせるリスクを軽減するには、より大きな 0.6 mm ノズルを使用することをお勧めします。このアドバイスは、木材、暗闇で光るフィラメント、および金属を注入したフィラメントにも当てはまります。
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レイヤーの高さが高すぎる: 層が厚いほど印刷速度は速くなりますが、これをやりすぎるとノズルが詰まりやすくなります。レイヤーの高さの設定は、理想的にはノズル サイズの 75% を超えないようにしてください。つまり、0.3 mm の層の高さは、0.4 mm のノズルに安全に使用できる最大の高さであることを意味します。
より高い層の高さでモデルを印刷するには、根本的に高い体積流量のフィラメントが必要ですが、これはノズル温度を上昇させなければ不可能です。十分な熱が供給されないと、押出機が冷えたフィラメントをノズルから押し出すことができなくなります。
ヒートクリープ: スペクトルの反対側では、過度の温度で印刷すると、高温側からヒートブレークを通って低温側に熱が「忍び寄る」可能性があります。フィラメントがヒートブレイクの反対側で溶けると、必ずノズルの詰まりが発生します。ホットエンド ファンが動作しなくなった場合でも、PLA などの低融点素材の場合はノズルが詰まるほど高温で印刷する必要はありません。
これは、印刷前にホットエンド ファンの動作性を確認することで効果的に軽減できます。チタンまたは薄いスチールのヒートブレークを使用すると、熱クリープも軽減されます。密閉型プリンターで PLA を印刷する場合は、ドアを開けたままにすることをお勧めします。他に何も問題がない場合は、より強力なホットエンド ファンにアップグレードする必要がある可能性があります。
押出機の摩耗: 押出機のモーターとギアのアセンブリは、ノズルからフィラメントを押し出すために膨大な量のトルクとグリップを生成する必要があります。これは、高温で印刷する素材の印刷速度が速い場合に特に当てはまります。老朽化した押出機ステッピング モーターのトルク出力は時間の経過とともに低下するか、押出機のギアが磨耗している可能性があります。古いプリンターではこれらの要因が組み合わさって、ノズル詰まりを引き起こすほどの押し出し力の低下を引き起こす可能性があります。
ただし、ノズルの詰まりが発生した場合は、当社の気の利いた 3Dプリンターのノズル詰まり解消ガイド 役に立つでしょう。
3. 反り
反りは、印刷中にプリントの角や端がプリントベッドから浮き上がると発生します。これは表面上の欠陥のように聞こえるかもしれませんが、機能的なプリントの寸法精度が損なわれ、これは問題です。さらに悪いことに、過度の反りにより、プリント全体がベッドから剥がれ、プリントが台無しになる可能性もあります。
反りの原因は何ですか?
ABS で印刷されたミニチュアの壁を想像すると、反りのメカニズムを理解しやすくなります。最初の数層は、接着を助けるために 100°C まで加熱されたベッド上に 260°C で配置されます。印刷が進むにつれて、ベッド近くの層は 100°C になりますが、それより上の層はその 3 分の 1 の温度になります。
より冷たい周囲空気と接触している上層は冷却されるにつれて収縮し始めますが、加熱されたベッドに近いより熱い下層は膨張により比較的大きくなります。最上層が収縮すると、結果としてベッド近くの熱い層が丸まり、角がベッドから持ち上がるとそれが明らかになります。
ベッドの接着によって反りは軽減されますが、実際には、プリントの熱い層と冷たい層の間の温度差によって起こります。非常に高い温度で印刷されるナイロンや ABS などの技術素材で反りがより顕著になるのはまさにこのためです。
反りを防ぐ方法
反りを軽減するには、前述の温度差を埋めることが最善の方法です。 ABS プリントの場合、必要なのは密閉されたプリント チャンバーだけであるため、これを達成するのはより簡単です。これにより、ベッドから発生する熱が捕らえられ、Voron 0 シリーズなどの小型プリンターではチャンバー温度が 70°C にも達します。
この方法は、ナイロンやポリカーボネートなどのより困難な素材にも使用できます。理想的には、プリンタの電子機器をチャンバーの外に移動して、寿命を確保する必要があります。そうは言っても、単純な筐体では、大型 3D プリンタでの非常に大きいプリントや背の高いプリントの反りを防ぐことはできません。この時点で、プリント チャンバーを積極的に加熱して、少なくとも 60°C に近づける必要があります。
このような高いチャンバー温度は、その温度で軟化する傾向がある PLA や PETG などの材料には理想的ではないことに注意してください。これらの材料は、接着を助けるためにガラス転移 (軟化) 温度 (45 °C ～ 60 °C) で加熱されたベッドを使用して、オープン 3D プリンタで印刷するのが最適です。ノズルの温度を下げることで反りをさらに軽減できますが、印刷が弱くなります。
経験則として、プリントの大きな平らな面につばを追加するか、鋭利な角にタブを追加すると、接着力が向上します。そうすることで、素材の収縮によって下層が歪むのを効果的に防ぐことができるからです。 さまざまな 3D プリント面に関するガイド （そしていつ使用するか）は、最初の層の接着力を向上させるのに役立ちます。
4. レイヤーの分離または弱いプリント
層の分離、または層間剥離は、プリントの層が互いに適切に接着していない場合に発生し、その結果、プリントに隙間や亀裂が生じます。 3D プリンターは本質的にはロボットによって制御されるホットメルト グルー ガンです。ホットメルト接着剤は熱いので機能します。
同様に、より低いノズル温度で印刷すると、歪みがあまりなくきれいな印刷が得られますが、熱が不足すると層間接着が著しく損なわれます。これにより、層の線に沿って簡単に折れてしまう弱いプリントが生成されます。
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レイヤーの密着性を改善し、弱いプリントを防ぐ方法
レイヤーのラインに沿ったものを除く、全方向にわたる 3D プリントの強度は、フィラメントのメーカーによって決まります。続きを読む フィラメントの選択が 3D プリントの成功に与える影響 。ただし、レイヤー ラインは、使用されている素材に関係なく、すべての 3D プリントで不変の障害点となります。したがって、層間接着を改善するには、これらのベストプラクティスに従うことが重要です。
適切な温度での印刷: 前述の温度タワーのテスト プリントを使用してノズル温度を校正します。これらの 3D モデルは、各温度セクションでスナップして層の接着強度を確認するように設計されています。これは、印刷品質と層間強度のバランスをとる最良の方法です。
高速部品冷却ファン速度: 部品冷却ファンの速度設定が高すぎると、層が急速に冷却され、接着力が低下する可能性があります。部品の冷却が速いと、プリントがより美しくなり、オーバーハング/サポートの品質が向上しますが、これは ABS、ナイロン、ポリカーボネートなどの材料の層間接着に悪影響を及ぼします。
湿ったフィラメント: フィラメント内に水分が存在すると、ホットノズル内で蒸気が発生し、押出された材料内にマイクロバブルやボイドが発生します。これにより、プリントの表面品質が損なわれるだけでなく、プリントが脆くなります。 PLA や PETG などの初心者向けの素材は湿気の影響を受けませんが、ナイロンなどの吸湿性フィラメントは印刷前にフィラメント乾燥機で十分に乾燥させる必要があります。
3D プリンティング黙示録の四騎士
3D プリントを成功させるには、最初の層の接着を良好にするだけでは終わりません。これら 4 つの一般的な障害モードを軽減するようにプリンターとスライサーの設定を調整すると、3D プリントの失敗に遭遇する可能性が大幅に減少します。