FDM 印刷のヒント: 印刷中に過剰な押し出しを避けるにはどうすればよいでしょうか?

この投稿は warrior bear によって 2023-7-16 20:48 に最後に編集されました。

はじめに: 付加製造により複雑かつ精密な構造を作成できるため、ユーザーに比類のない設計の自由度が提供されます。最新の Hubs 2023 レポートによると、FDM 印刷技術 (熱溶解積層法とも呼ばれる) は、その使いやすさとユーザーフレンドリーさから、最も人気のある 3D 印刷プロセスとなっています。
△ Hubsレポートの参加者の71％は、2022年に前年よりも多くの部品を3Dプリントしたと述べています。ただし、どの印刷方法でも、融合とレイヤリングのプロセス中にエラーが発生する可能性があり、結節、伸線、反りなどの問題が発生するなど、見苦しい、または使用できない印刷物になります。この記事では、FDM 印刷中に発生する可能性のあるもう 1 つの一般的な問題である過剰押し出しの解決方法に焦点を当てます。
過剰押し出しは、3D プリンターの押し出し機が材料を過剰に押し出すときに発生し、多くの場合、印刷された部品の端の周囲が膨らんだり膨張したりします。さらに、個々の層の厚さが一定でない場合があり、その結果、表面が不均一で見苦しくなります。材料の流れが多すぎると、時間の経過とともにノズルが詰まる可能性もあります。以下では、過剰押し出しの考えられる原因を列挙し、今後の印刷でこのエラーを回避するための潜在的な解決策を示します。
△過剰押し出しは、部品の端が過度に膨張し、精度と詳細が欠如する形で現れます (写真提供: Creality)
ほとんどの場合、過剰押し出しは温度が高すぎる印刷に起因します。 3D プリンターの温度設定が高すぎると、フィラメントが急速に溶け、押し出し機が流量を制御できなくなります。したがって、温度設定を高くすると、より流動性のある押し出し材料が生成されます。この場合、冷却ファンはフィラメントを急速に冷却することができず、ノズルを通る材料の流れが制御不能かつ過剰になります。過剰押し出しを引き起こすもう一つの要因は、使用されるフィラメントの直径です。フィラメントの直径がノズルより小さい場合、フィラメントが速く通過しすぎて、過剰押し出しが発生する可能性があります。同様に、スライサーソフトウェアでフィラメントの直径設定が間違っていると、流量が不正確になり、押し出しが過剰になる可能性があります。
流量は、1 秒あたりに押し出されるフィラメントの量を表し、印刷速度、ノズルのサイズ、層の高さなどの要因によって決まります。流量が高すぎると、ノズルから押し出されるフィラメントが多すぎて、過剰押し出しが発生します。このタイプの 3D 印刷エラーの考えられる原因を理解したので、エラーを修正して再発を防ぐために利用できるオプションを検討してみましょう。

過剰な押し出しを防ぐために印刷温度を下げます<br /> 過剰押し出しの問題を解決するには、まず印刷温度を確認し、必要に応じて下げることをお勧めします。最適な印刷温度は、使用するフィラメントの種類によって異なる場合があることに注意することが重要です。たとえば、PLA で印刷する場合、温度範囲は通常 190°C ～ 220°C にする必要がありますが、ABS は 230°C ～ 260°C の範囲で印刷でき、PETG では通常 210°C ～ 250°C の温度が必要です。印刷温度を 5°C ずつ徐々に下げていくことをお勧めします。温度を下げすぎると、押し出し不足が発生し、材料の流れが不十分になる可能性があります。
フィラメント径の調整<br /> 別の方法は、流量をワイヤの正確な直径に合わせて調整することです。市販されているフィラメントのほとんどは、1.75mm、2.85mm、3mm などの標準サイズです。印刷設定でフィラメントサイズが正確に設定されていることを確認することが非常に重要です。通常は製造元の仕様を指定すれば十分ですが、問題が解決しない場合は、仕様からわずかに逸脱している可能性があるため、ワイヤの直径を手動で確認すると役立つ場合があります。デジタルノギスを使用すると、5 つの異なるポイントで直径を測定し、平均を計算できます。この測定値は、スライスソフトウェアのフィラメント設定 (またはマシンパラメータ) に入力する必要があります。測定した直径は、メーカーの仕様と若干異なる場合があります。たとえば、2.85 mm と表示されているワイヤの直径は 2.84 mm である可能性があり、流量に影響する可能性があります。
△押し出し過ぎの例。写真提供: Ultimaker コミュニティ
押出比（流量）の調整<br /> 押し出し乗数設定は、印刷中のフィラメントの流量を制御します。通常、押し出し乗数のデフォルト値は 100% に設定されています。ただし、過剰押し出しの問題に対処するために、この値は 2.5% ～ 5% ずつ徐々に減らすことができます。テスト印刷を行って、各調整の影響をテストし評価することが重要です。
あるいは、押し出し乗数の調整の適切な量を決定するより正確な方法があります。まず、押し出し機の上部からフィラメントに沿って 120 mm を測定してマークを付けます。次に、3D プリンターに 100 mm のフィラメントを押し出すように指示します。押し出し後、押し出し機の上部からマークした線までの残りのフィラメントを測定します。たとえば、104 mm のフィラメントが押し出されている場合は、流量を 4% 減らすことができます。
異なる材料では、推奨される押し出し倍数が異なる場合があることに注意してください。たとえば、人気のスライサーソフトウェア Simplify3D では、PLA の場合は押し出し係数を 0.9 (90%) にすることを推奨していますが、ABS の場合は 1.0 (100%) に近い値を維持することを推奨しています。
ノズルのお手入れ<br /> ノズルを常に清潔に保ち、損傷しないようにすることが重要です。特に木材、金属、炭素繊維の粒子を含むフィラメントなどの研磨材を使用する場合は、ノズルに摩耗の兆候がないか定期的に確認してください。時間が経つとノズルが摩耗し、直径が大きくなる場合があります。このような摩耗に気付いた場合は、最適な印刷結果を確保するために必ずノズルを交換してください。
△摩耗したノズル（右）と新しいノズル（左）のノズル径の比較。 (写真提供: Stack Exchange)
いくつかの重要な戦略を実装することで、印刷プロセス中に発生する可能性のある過剰押し出しの問題を効果的に対処できます。これらの戦略には、印刷温度を下げること、フィラメントの直径を正確に調整すること、押し出し倍数を調整すること、および金型を適切に保守することが含まれます。上記の対策により、より良い印刷結果が保証され、過剰な押し出しの発生を最小限に抑えることができます。

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