糸が絡まったような3Dプリントを経験したことがあるなら、その3Dプリンターは「スパゲッティ3Dプリント」に悩まされている可能性があります。これは、3Dプリンター愛好家が3Dプリント中によく遭遇する問題です。これは、ノズルから余分なフィラメントが漏れ出し、ビルドプレート上で絡まった状態を引き起こすことで発生します。これは、最高の3Dプリンターでも、最高のフィラメントを使用していても発生する可能性があります。
ほとんどの場合、このような3Dプリントは使用できなくなります。しかし、特にプリントプロセスを終了する直前に発生した場合は、余分なフィラメントを取り除くことで修復できる場合もあります。他の3Dプリントの問題と同様に、問題の原因を特定し、解決方法を検討する必要があります。以下は、スパゲッティ状の3Dプリントの主な原因と、解決するための手順です。
1. 高温
温度が高すぎるとフィラメントが液体になって漏れ出します。そのため、使用する材料の最適な温度を把握し、正しく設定することが重要です。特定の材料に最適な温度は、フィラメントの種類やブランドによって異なります。例えば、PLAフィラメントは通常180～220℃、ABSフィラメントは約210～250℃の温度が必要です。そのため、これよりも高い温度を使用すると、将来的に問題が発生する可能性があります。
スライサーで温度を調整できます。例えばCuraでは、「マテリアル」セクションから「温度」を選択し、必要に応じて調整できます。私の場合はPLAを使用しているため、200に設定しています。
また、スマートコンパクト温度キャリブレーションタワーのようなテストモデルを 3D プリントし、それを使用してマシンがさまざまな温度でフィラメントをどのように 3D プリントするかを確認し、最適なものを決定することもできます。
温度を正しく設定することに加えて、フィラメントが正しく溶けて押し出されるように、押し出し機を適切に調整することが重要です。
2. ベッドの接着不良
ベッド接着とは、3Dプリントされたデザインの最初の層がビルドプレートにしっかりと接着する能力のことです。プリントが適切に接着されていない場合、モデルはベッドからずれたり剥がれたりし、エクストルーダーが動く際にフィラメントがベッド全体に押し出され、結果としてプリントが失敗に終わります。
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したがって、これを解決するには、接着剤、糊、またはヘアスプレーを使用して、素材の最初の層がベッドに適切に接着されるようにする必要があります。
適切なベッド接着は、一貫した層の高さを維持するためにも重要です。一貫した層の高さが得られるため、印刷品質が向上します。
3. フィラメントの詰まり
押出機のホットエンドが詰まると、フィラメントが押出機とノズルをスムーズに流れなくなり、押出が不安定になり、フィラメントの堆積が不適切になります。ノズル詰まりの原因は様々ですが、例えば、フィラメントの直径が適切でなく、ノズルに合っていない場合などが挙げられます。
3Dプリンターの押し出しシステムは、特定のフィラメント径に対応するように設計されています。プリンターの設計よりも大きい、または小さい径のフィラメントを使用すると、フィラメントが押し出しアセンブリに正しくフィットせず、送り込まれない可能性があります。その結果、フィラメントが詰まり、ノズル詰まりが発生する可能性があります。
水分を含んだフィラメントや、大量の埃や異物が付着したフィラメントは、エクストルーダー内で詰まりや閉塞を引き起こす可能性があります。そのため、ノズルを定期的に点検し、ゴミや残留物を取り除くことが重要です。
また、使用するフィラメントが押し出し機と同じサイズであることを確認することも重要です。
さらに、フィラメントを装填する際は、正しく行うようにしてください。フィラメントの先端を斜めに切り落とすと、フィラメントが鋭くなり、スムーズに送り出せるようになります。
また、フィラメントは湿気から遠ざけて保管し、湿気に触れた場合は、使用する前にフィラメント ドライヤーを使用して湿気を除去してください。
4. 高速3Dプリント
3Dプリンターにはそれぞれ最適な速度があり、その速度を超えるとスパゲッティ3Dプリントにつながる可能性があります。最適な速度は、プリンターの性能、3Dプリントするモデルの複雑さ、さらには素材など、さまざまな要因によって異なります。
3Dプリントを高速で行う場合、プリンターはプリントの異なる部分間を高速で移動します。そのため、速度と方向の急激な変化により、押し出し機に慣性が生じ、フィラメントの漏れや糸引きが発生する可能性があります。これは、押し出し機が正確に押し出しを開始・停止できずに、フィラメントが漏れ出したり、糸引きしたりするためです。その結果、制御不能な押し出しにより、スパゲッティのように絡まった乱雑なフィラメントが生成されます。
高速印刷による問題を回避するには、スライサーの温度を 3D プリンターとフィラメントに最適な温度に調整することが重要です。
さらに、加速度とジャークの設定を最適化して、速度と方向の急激な変化を抑え、慣性関連の問題を最小限に抑えることが不可欠です。また、ファン速度を調整して層間の冷却時間を長くし、次の層を堆積する前に各層が固まるようにする必要があります。
5. 不適切な引き込み設定
リトラクションとは、フィラメントがエクストルーダー内でわずかに引き戻されることで、フィラメントの滲み出しを防ぐことです。リトラクション距離が不十分な場合、ノズルがプリントの異なる部分間を移動する際や、プリントしていない動作中にフィラメントが垂れ落ちる可能性があります。また、リトラクション速度が遅い場合、フィラメントはノズルの移動に伴って引きずられ、細いフィラメントの糸が残ってしまい、デザイン上に蓄積される可能性があります。
これを回避するには、以下に示すように、スライサーで正しい引き込み距離と速度を設定する必要があります。
また、Thingiverse から引き込みテスト モデルをダウンロードして印刷し、それを使用して 3D プリンターの正しい引き込み設定を見つけることもできます。
6. 低いZオフセット
Zオフセットとは、ノズルがZ軸に沿って最も低い位置にあるときの、ノズルの先端とプリントベッド間の距離です。Zオフセット値が低すぎると、印刷プロセス中にノズルがプリントベッドに近づきすぎ、押し出されたフィラメントがベッドに過度に圧縮され、押しつぶされてしまう可能性があります。その結果、フィラメントが所定の境界を超えて広がったり、溢れたりすることがあります。
さらに、Zオフセットが低いと、フィラメントがノズルからスムーズに流れ出ず、圧力がかかって押し出しが妨げられ、流れが不安定になったり、途切れたりする可能性があります。そのため、ノズルとプリントベッド間の適切な距離を確保するために、Zオフセットを適切に調整することが重要です。これは、3Dプリンターの画面で設定を手動で調整することで行うことができます。
Z オフセットを調整するときは、高く上げすぎないように注意してください。高く上げすぎると、プリントがベッドに適切に接着されず、簡単に剥がれてしまう可能性があります。
スパゲッティ3Dプリントを経験したことがある方なら、貴重な時間、材料、そして電力さえも無駄にして、結局は失敗に終わることがどれほどイライラすることかご存知でしょう。しかし、ここでご紹介した解決策を活用すれば、完璧なプリントを実現できるでしょう。
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サミー・エカランは、Tom's Hardwareのフリーランスライターです。3Dプリントのチュートリアルやガイドに関する執筆を専門としています。彼の作品は、Makeuseof、All3dp、3Dsourcedなど、様々な出版物に掲載されています。
