3Dプリンターの熱暴走を修復する方法

（画像提供：Tom's Hardware）

3Dプリンターが過熱したり、異音を発して突然停止したり、発熱体に損傷の兆候が見られたりといった問題に遭遇したことがある場合は、熱暴走の問題が発生している可能性があります。Ender 3など、一部の3Dプリンターでは、3Dプリンターの温度に重大な問題があることを示すエラーとして、「Therma Runaway: Printer halted, please reset（熱暴走：プリンターが停止しました。リセットしてください）」というエラーが画面に表示されることがあります。

熱暴走は様々な要因によって引き起こされますが、その一つにサーミスタの故障や外れがあります。高性能3Dプリンターに搭載されているサーミスタは、制御基板にフィードバック信号を送ることで、3Dプリンター内の温度を一定に維持・制御する上で重要な役割を果たしています。サーミスタが設定温度よりも高いことを検知すると、制御基板は発熱体への電力供給を低下または遮断します。そのため、サーミスタに異常があると、プリンターの制御基板に信号が送られることなく、温度が設定温度を超えてしまう可能性があります。これが熱暴走につながります。

1. サーミスタを確認し、緩んでいたり損傷していないことを確認します。

熱暴走が発生した場合、まず最初にサーミスタを確認する必要があります。サーミスタがヒーターブロックにしっかりと固定されていない、またはマザーボードに正しく接続されていない場合、温度の測定値が不正確になり、熱暴走につながります。そのため、サーミスタを注意深く点検し、外れていないことを確認してください。

また、ホットエンドを交換または新しいものに取り付けた場合は、PIDオートチューニングを行う必要があります。これは、ファームウェアでPID値をキャリブレーションすることで、温度を正確に維持し、変動を防ぐものです。また、サーミスタ自体に損傷の兆候がないか、またはサーミスタの配線に損傷がないか確認してください。損傷している場合は交換する必要があります。交換は以下の手順に従ってください。

1. 3D プリンターの電源をオフにし、電源から取り外し、ホットエンドが十分に冷却されていることを確認します。

2.押し出し機のケースを外して、サーミスタを収容するヒートブロックにアクセスします。

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他の3Dプリンターでは、ヒートブロックが露出している場合があり、エクストルーダーのケースを取り外す必要はありません。快適に作業するために、エクストルーダー全体をフレームから取り外すこともできます。

3. ヒートブロックのワイヤーを取り外すと、サーミスタ (白いもの) が見えます。

4.サーミスタの スパイラルラップを外して配線を露出させます。配線に問題がないか点検します。サーミスタをホットエンドからゆっくりと引き抜き、完全に取り外します。先端にセンサーが見えます。

5. サーミスタワイヤを3D プリンターのマイクロコントローラーまでたどり、取り外す前に、ワイヤが切れていないか、またはどこかが壊れていないか検査します。

正確な位置は、お使いの3Dプリンターの種類によって異なります。取り外した後、 Amazonで交換品を購入できます。

2. ファームウェアで熱暴走保護が有効になっていることを確認する

ほとんどの3DプリンターはMarlinファームウェアを使用しており、熱暴走機能はデフォルトで有効になっているのが一般的です。この機能が意図したとおりに動作するかどうかを確認するには、3Dプリンターからサーミスターを取り外し、プリンターのホットエンドを標準温度まで加熱します。温度が標準値に達してから数分間待つと、画面に熱暴走エラーが表示されるか、プリンターが停止します。プリンターが停止せず、画面にもエラーが表示されない場合は、この機能が有効になっていません。ファームウェアでこの機能を有効にするか、完全に変更する必要があります。

3. ヒーターカートリッジを確認する

ヒーターカートリッジは、3Dプリンターのホットエンド内部に内蔵されたチューブ状の部品です。電流が流れると、電気が熱に変換され、ホットエンドの温度が所定の値まで上昇します。これにより、ノズル内の温度が適切に維持されます。

よくある問題として、ヒーターカートリッジと制御基板の接続が緩んでいることが挙げられます。この接続が緩んでいると、ノズル内の過熱や温度調節機能の喪失につながります。また、ホットエンドから外れていると、ノズルを効果的に加熱できず、サーミスターの測定値が不正確になる可能性があります。一方、制御システムはヒーターを目標温度まで加熱し続けるため、ヒーターカートリッジが過熱する可能性があります。そのため、すべての接続が確実に固定され、電気接続が安定していることを確認してください。また、摩耗や焼けの兆候がないか確認し、見つかった場合は交換する必要があります。

4. 冷却ファンを点検する

ヒーターカートリッジはノズルとヒーターブロックに高温を分散させるため、ホットエンドの他の部分の温度は維持される必要があります。ホットエンドに内蔵されたファンは、ヒーターカートリッジによって生成された温度が一定に保たれ、不要な領域に熱が拡散するのを防ぎます。

また、ファンに加えて、ヒートシンクとヒートブロックを接続する小さな金属管であるヒートブレークが正しく取り付けられていることを確認する必要があります。これにより、熱暴走を引き起こす可能性のあるヒートクリープや過剰な熱がヒートシンクに侵入するのを防ぐことができます。また、

冷却ファンが故障したり、空気の流れが阻害されたりすると、ヒーターカートリッジからの熱がホットエンド内に蓄積される可能性があります。適切な冷却が行われないと、ヒートシンクは過剰な熱エネルギーを効果的に放散できず、ホットエンドアセンブリ全体の温度が上昇し、熱暴走を引き起こします。これはサーミスタの測定値にも影響を与え、温度調節機能の喪失につながる可能性があります。

5. 電源の問題

電力が変動すると、ヒーターカートリッジの温度を一定に保つのが難しくなる場合があります。その結果、ヒーターは目標温度に達するために過剰な電力を消費し、過熱や予期せぬ冷却を引き起こし、プリンターの制御システムに支障をきたし、サーミスタの誤動作につながる可能性があります。

不安定な電力供給はプリントヘッド内の冷却ファンにも影響を与え、適切な温度調節ができず、ホットエンドに熱が蓄積される可能性があります。そのため、適切な温度制御を維持し、熱暴走の問題を防ぐために、安定して信頼性の高い電源を確保する必要があります。

6.配線を確認する

配線に不具合や緩みがあると、発熱体への電力供給が不安定になり、ショートや温度変動、さらには熱暴走につながる可能性があります。そのため、すべての配線を徹底的に点検し、損傷、接続不良、さらには腐食の兆候がないか確認する必要があります。ホットエンドとサーミスタを制御基板に接続する配線にも注意し、適切に固定され、損傷の兆候がないことを確認してください。損傷が見つかった場合は、交換するか、適切に固定する必要があります。

目に見える配線に加えて、3Dプリンターの内部配線も点検し、緩みや損傷がないか確認してください。配線が制御基板に正しく接続されていない場合、加熱素子と制御基板間の通信が適切に行われず、制御不能な加熱が継続する可能性があります。