3Dプリントにおける象の足の問題を解決する方法

（画像提供：Tom's Hardware）

エレファントフットとは、3Dプリントの最初の数層が平らになったり、広がったりして見える現象です。この問題は、特に細かいディテールが重要なデザインにおいて、プリントの寸法精度に影響を与える可能性があります。また、パーツを他のパーツと組み合わせる場合、歪んだパーツが他のパーツと正しく位置合わせされないため、組み立てが困難になることがあります。エレファントフットの問題は、ベッド温度の上昇やプリントヘッドとベッドの距離が近すぎるなど、様々な要因によって発生する可能性があります。

最高の3Dプリンターであっても、ベッドのレベリングが適切でないと、ノズルとベッドの距離が場所によって異なるため、ベッドの隆起部分のレイヤーに圧力がかかってしまうことがあります。しかし、他の3Dプリントの問題と同様に、以下に説明する適切な方法に従えば、エレファントフット問題も簡単に解決できます。

1. Z軸オフセットを適切に設定する

Zオフセットは、プリントの最初の層におけるプリンターのノズルとベッド間の距離を決定します。ノズルとベッド間の距離が近すぎると、フィラメントが強く押し付けられ、余分な材料が意図したよりも広く広がり、プリントのベースが広く平らに見えてしまいます。

距離が大きすぎると、レイヤーの接着に問題が発生し、印刷に失敗する可能性があります。Zオフセットを調整する前に、3Dプリンターベッドが適切に水平になっていることを確認する必要があります。3Dプリンターベッドは手動で水平調整することも、プリンターが自動調整に対応している場合は自動調整を使用することもできます。これは、ノズルがベッドのすべての角で同じ高さになるようにするため重要です。Zオフセットは、LCD画面（3Dプリンターに自動調整機能がある場合）から調整することも、3Dプリンターのスライサーから調整することもできます。

Gコードを使って調整するには、G0 Z0とG92 Z-0.1コマンドを使用します。G0 Z0は3DプリンターヘッドにZ軸のゼロ位置に移動するように指示し、G92 Z-0.1は現在の位置を0.1mm未満であると解釈するように指示します。

Cura スライサーを使用している場合は、 Zオフセットプラグインをインストールすることで調整できます。最高の3Dプリンターのほとんどは、LCD画面を使用したZオフセットの調整をサポートしています。たとえば、Anycubic Kobra 2では、メニュー>レベリング> Zオフセットセクションにオプションがあります。調整するには、プリントベッドに紙を置き、ノブを回してプリントヘッドが紙に触れるまで動かします。手で紙を動かしてみて、ドラッグするのが難しい場合は、ノブを押して設定を保存することもできます。Zオフセットの調整に加えて、Z軸のナットをチェックして、きつすぎたり緩すぎたりしていないことを確認する必要があります。

Z軸のナットが締めすぎると、上下動に抵抗が生じ、Z軸がもがき、層の位置ずれが生じる可能性があります。一方、ナットが緩すぎると、Z軸の動きがぐらつく可能性があります。

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2.ベッドの温度を調整する

ベッド温度が高すぎると、次の層が堆積される前に最初の層の材料がより流動的になり、プリントヘッドが移動すると外側に広がり、最初の層がより広く平らになる可能性があります。また、層の重みで下層に圧力がかかり、外側に膨らむ可能性があります。使用するフィラメントに合わせて、ベッド温度の適切なバランスを見つける必要があります。適切な温度になるまで、5度ずつ温度を調整できます。

3. いかだを使った3Dプリント

ラフトとは、デザインの下にプリントされる追加の支持層で、安定した土台となります。ラフトは犠牲層として機能し、デザイン自体ではなく、ベッド表面の凹凸を吸収します。スライサーではラフトを有効にすることができます。Curaでは、「Build Plate Adhesion」セクションにあります。

選択すると、幅、厚み、線間隔など、ラフトに関する様々な設定を調整するためのオプションが表示されます。3Dプリントするパーツに合わせてパラメータを調整し、最適化することができます。3Dプリント後は、ラフトを慎重に取り除く必要があります。

4. 初期レイヤーの水平方向の拡張を調整する

Curaの初期レイヤーの水平拡張は、水平セクションの最初のレイヤーの寸法を調整できる設定です。この設定は「壁」セクションにあります。

正の値を設定すると、最初の層の幅が広くなり、より密着性が向上します。ただし、あまり大きくしすぎると象の足のような問題が発生する可能性があります。負の値を設定すると幅が狭くなり、余分な材料が広がるのを防ぎます。印刷に最適な設定が見つかるまで、試行錯誤してみてください。

5. 面取りを使う

面取りとは、デザイン上の鋭いエッジや角を取り除き、傾斜面を導入することで滑らかな遷移を実現し、材料堆積時の角への応力集中を軽減する幾何学的要素です。多くのCADアプリケーションにこのツールが搭載されており、スライサーに送信する前にインポートして適用することができます。以下は、面取りを適用する前の鋭い角やエッジを持つデザインの例です。

面取りを適用すると、鋭い角が丸くなって滑らかになっていることがわかります。

6. 象の足の補正を使用する

Prusaslicer をお使いの場合は、「エレファントフット補正」機能を有効にすることで、エレファントフットの問題を回避できます。この機能を有効にすると、最初のレイヤーが縮小されます。また、最初のレイヤー上の細い線を検出し、過度に縮小されないようにします。この機能は、「印刷設定」>「詳細設定」>「エレファントフット補正」で設定できます。