3Dプリンターのエラーはどこから来るのでしょうか？一つずつ分析してみましょう

3D プリント技術が徐々に普及するにつれて、より多くの一般ユーザーが 3D プリント技術に触れ、3D プリントの魅力を理解できるようになります。しかし、見通しは良好であるにもかかわらず、印刷精度の問題には注意を払う必要があります。では、3D プリンターの印刷精度に影響を与える要因は何でしょうか?次に、熱溶解積層法 (FDM) 技術を例に、3D プリント製品の精度に影響を与えるいくつかの要因を探ります。3D プリント愛好家の皆様のお役に立てれば幸いです。

熱溶解積層法（FDM）は、現在デスクトップ 3D プリンターで使用されている主流の技術です。その動作原理は、ABS\PLA やパラフィンなどのポリマーを主材料として、ノズルを通してフィラメント状の熱可塑性材料を加熱して溶かし、押し出して形を作ることです。実は、3Dプリントのプロセスでは、プリンター自体の精度、印刷温度、印刷速度、材料など、完成品の精度に影響を与える要素が数多くあります。それらを一つずつ見ていきましょう。
プリンター自体の精度<br /> 実はこれは3Dプリンターの購入当初に決まっていることなので、プリンターを購入する前によく読んで慎重に選ぶ必要があります。次に、3D プリンター自体の製造および組み立て精度と、作業工程中の振動が印刷精度に影響します。通常のプリンターはX、Y方向にしか移動できませんが、3DプリンターはX、Yに加えてZ軸の縦方向の移動も追加されています。わずかな動きでも部品同士の摩擦により、必ずわずかなずれが生じます。たとえば、XY 平面の誤差、プリンターのフレーム構造、使用される材料の剛性などが、安定性に大きな影響を与えます。プロフェッショナルユーザーの場合、より重い印刷負荷とより多くの金属材料を選択すると、プリンターの安定性と耐久性が向上します。

さらに、ノズルの直径によって押し出されるフィラメントの幅も決まり、完成品の細かさに影響します。 3D プリントはレイヤーごとに印刷してオブジェクトを構築するため、レイヤーの厚さの設定も完成品の粗さに影響することを知っておく必要があります。大口径ノズルを選択し、レイヤーの厚さを厚く設定すると、印刷速度は速くなりますが、完成品は粗くなります。逆に、印刷速度は遅くなりますが、完成品はより洗練されます。

印刷温度<br /> ここで言う印刷温度には、実際にはノズル温度と成形室温度が含まれます。その中で、ノズル温度は材料の結合特性、スタッキング特性、ワイヤ流量、押し出されたワイヤ幅を決定します。したがって、ノズルの温度は低すぎても高すぎてもいけません。低すぎると材料の粘度が上昇し、押し出し速度が遅くなります。高すぎると材料が液体になり、粘性係数が低下して流動性が高まり、押し出しが速すぎて、正確に制御されたワイヤを形成できなくなります。したがって、ノズル温度を設定する際には、押し出されたワイヤが溶融流動状態になるように、選択したワイヤ材料の特性に応じて一定の範囲内で選択する必要があります。

成形室の温度は、成形品の熱応力に影響します。温度が高いと熱応力が軽減されますが、部品の表面にしわができやすくなります。温度が低すぎると、ノズルから押し出されたワイヤーが急激に冷え、成形品の熱応力が高まり、部品が反ったり変形したりしやすくなります。スムーズな成形を確保するために、ABS を印刷する場合、成形室の温度は通常 55 ℃ に保たれますが、PLA は換気と放熱をできるだけ維持する必要があり、暖かく保たないようにしてください。

層の厚さと補正量<br /> いわゆる層厚とは、スライス時の層厚（または層の高さ）を指します。各層には一定の厚さがあり、成形後の製品の表面に目に見える段差模様が生じます。層が厚いほど、テクスチャが顕著になり、成形後の実体の寸法誤差や表面の粗さに影響します。 FDM 技術の場合、これは根本的なエラーであり、段差パターンを完全に排除することはできませんが、層の厚さを小さく設定することで改善できます。

補正値とは、完成品の実際の加工輪郭線間の距離を指します。高精度が求められるモデルの場合、一般的なモデリングでは、特に内穴に対して補正を行うようにする必要があります。補正値の設定は、押し出されたワイヤの直径、3Dプリンターの性能などに関係するため、自分でゆっくりと探究する必要があります。

押し出し速度と充填速度<br /> 充填速度が適切に調整されている場合、押し出し速度が速いほど、押し出されたフィラメントの断面幅が大きくなります。押し出し速度が一定の値まで増加すると、押し出されたフィラメントがノズルの外側の円錐面に付着し、モデルの外側の表面を傷つけ、外観に影響を与える可能性があります。充填速度が押出速度よりも速い場合、充填不足により材料が破損し、成形が困難になります。逆に、充填速度が押出速度よりも遅い場合、可溶性ワイヤがノズルに蓄積しやすく、成形面の材料の分布が不均一になり、表面に凹凸が生じ、印刷品質に影響を与えます。したがって、充填速度と押し出し速度は適切な範囲内にする必要があります。

出典: PConline

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