3D プリントは、その機能性により、長年にわたって高精度の高度な製造方法となっています。しかし、残念ながら欠点もあります。その典型的な例は、愛好家や専門家が常に対処しなければならないポリ乳酸 (PLA) のコーナー リフティングです。コーナー リフティングは、印刷された 3D モデルの強度と全体的な外観に影響するため、コーナー リフティングがどのように発生し、どのように制御するかを知る必要があります。この論文では、3D プリントの PLA のコーナー リフティングを詳細に調査し、読者が問題をトラブルシューティングしてプリントを改善するのに役立ちます。記事で取り上げられているさまざまな側面により、ユーザーが 3D プリントをより快適に使用できるようにするための手順を踏むことが重要です。
3D プリントが歪む原因は何ですか?
3Dプリントにおける反りの評価
3D 印刷における反りは、主にフィラメント材料の収縮と冷却の速度が異なることによる熱応力によって発生し、完成した印刷物に内部応力が生じます。熱可塑性樹脂の PLA は押し出されると冷却され、収縮も生じます。冷却ヘッドが動かないために XNUMX つの領域が他の領域よりも冷却されると、この不均一な修復力によってエッジ (ビルド プレートに向かって力が加わる部分) がビルド プレートから浮き上がることがあり、これを反りと呼びます。反りの原因には、ベッドの接着の問題、不十分な印刷ベッド温度、印刷環境温度の変化などがあります。反りを減らして高品質の XNUMXD 印刷物を作成するには、これらのパラメータを理解することが重要です。
コーナーリフティングに対する温度の影響
加熱は、押し出された材料の熱収縮原理を通じて、3D プリント部品の角浮き現象に影響を与えます。PLA などの材料は冷却すると収縮します。構築プラットフォームの温度が希望よりも低かったり、表面全体で一定でなかったりすると、プラスチックは場所によって冷却して収縮し始め、物理的に角が浮き上がります。ビルド プレートの最適で一貫した加熱設定を保証するアプリケーションは、フィラメントのベッドへの接着性を高め、歪みの可能性を減らします。さらに、周囲の温度が維持されると、極端な温度や突然の温度低下や変化が回避され、プロセスが少し安定し、角浮きの原因となる熱成分が少なくなります。
反りに対するフィラメント材料の役割
したがって、私の考えでは、フィラメントの素材が主に 3D プリントで見られる反り現象に作用します。反りはあらゆる種類のフィラメントで予想されます。たとえば、ABS の冷却は PLA や PETG よりも速いですが、反り傾向の挙動を説明できる熱的側面があります。たとえば、ABS は PLA と比較して色遷移温度が高く、冷却収縮が大きいため、最も反ります。次のような技術的パラメータは、反りを軽減するのに最も効果的であると見なされるべきです。
- ガラス転移温度（Tg）： 材料がガラスのような硬い構造から、より柔らかくゴムのような構造に変化する温度。ABS の Tg は約 105°C ですが、PLA の Tg は約 60°C であるため、ABS は PLA よりも反りやすくなります。
- 熱膨張係数: これは、温度に基づいてフィラメントの膨張または収縮の度合いを指定します。プラスチック材料の発達により、特に ABS などのプラスチック材料では係数が大幅に増加し、反りが大きくなっています。
- 冷却速度と印刷速度: 材料の冷却速度も反りの原因になります。非常に冷たい物体に、より急速に堆積する層に向かって 1 層または 2 層を当てると、その冷たさによって層が引き締まり、固定された配置になり、ひずみが生じて反りが生じやすくなります。
これらのパラメータを理解することで、適切な材料を選択し、必要な印刷パラメータの変更を実行して、反りを防ぎ、印刷の品質を向上させることができます。
接着力を高めるためのアドバイス
アップロードするビルドプレート表面
ビルドプレートの表面の選択も重要です。プリントの接着力を高め、3D プリントでパーツが反る可能性を減らすのに役立ちます。選択は、使用するフィラメント材料によって異なります。PLA には、接着剤のりスティックまたはマスキング テープの薄い層で覆われたガラス プレートが適しています。一方、ABS スラリーまたはカプトン テープでコーティングされた表面に ABS を使用すると、角が浮き上がります。むき出しのガラスと PEI シートは PETG に非常に粘着性があり、剥がすのが非常に困難です。各表面材料は汚れやほこりがつきやすく、接着度が低下するため、定期的なクリーニングが必要です。
縁やラフトの接着特性を持つ、賢明な
ブリムまたはラフトを追加すると、モデルをビルドプレートに接着し、反りを最小限に抑え、印刷の全体的な品質を向上させることができます。ブリムは、モデルベースの境界に印刷される追加のラインであり、プレートと接触する領域を増やします。この追加のラインは、フィギュアの端に向かって傾いているため、印刷物が剥がれることはありません。一方、ラフトは、モデルの下に印刷されたプレーンなレイヤーです。フィラメントが熱に敏感であったり、印刷された表面が反ったりする場合は、ラフトに頼るのが簡単な方法です。いずれの場合も、印刷用の他の消耗品が使用され、追加の印刷テクニックに逆戻りしますが、構築されるオブジェクトの粘着性と剛性が向上するため、それらはすべて適用する価値があります。
最初の層の高さの重要性
3D 印刷の分野では、第 XNUMX 層の高さは、高品質の表面を含む印刷を成功させるためのスキームとして機能します。この特定の層の調整は、印刷されたオブジェクトとビルド プレートの結合を決定し、印刷の品質と安定性を大幅に向上させるため重要です。外側の第 XNUMX 層の堆積が間違っていると、反り、浮き、接着不良などの問題により印刷が失敗する可能性があります。ほとんどの場合、印刷の第 XNUMX 層は、印刷面への接触圧力を高めるために、残りの層よりも高さが低く設定されます。この補正は、適度に平坦な表面でうまく機能し、残りの層に均一な表面を提供します。言うまでもなく、第 XNUMX 層の高さの調整にかなりの時間を費やさなければ、時間の無駄になります。
PLA および ABS プリントのコーナーの浮き上がりをなくすにはどうすればよいですか?
PLA プリントのベストプラクティス
PLA プリントでコーナーが浮き上がるのを防ぐには、いくつかの対策を講じる必要があります。まず、破片を取り除きます。ビルド プレートが水平で清潔であることを確認することは、良好な接着のために非常に重要な要件です。また、印刷面の接着を高めるために、グルー スティックや青いマスキング テープ、特殊な接着剤を使用するとよいでしょう。もう 200 つの重要な考慮事項は温度調節です。標準のホットエンド温度である 220 ～ 60 度、加熱ベッドの温度を約 XNUMX 度に維持すると、熱による変形は最小限に抑えられます。印刷速度を中速に変更すると、PLA または任意の熱可塑性フィラメントをビルド プレート上に適切に配置できます。前述のブリムまたはラフトを使用すると、モデルの端に余分な表面が取り付けられ、印刷物の端への接着性が向上します。これらの対策を採用することで、PLA プリントを成功させることができ、コーナーが浮き上がるリスクは最小限に抑えられます。
ABS 素材を使用した印刷時に直面する課題への対処
ABS 印刷物のコーナー リフトに対処する場合は、特定の環境条件と材料条件に注意する必要があります。ABS は周囲温度の変化に非常に敏感なので、印刷環境の温度を十分に制御する必要があります。プリンターを密閉すると熱を遮断し、プラスチックへの過度のストレスを防ぐのにも役立ちます。ABS のホット エンドは通常 230°C から 250°C の間です。一方、加熱ベッドは接着を促進するために 90°C から 110°C の間で動作します。背の高い AFRL 3D 外科医は、ABS スラリーまたは接着剤の薄い層のスプレーに関連して、取り外し可能な ABS カバーを取り付けたり、モデルの上にさらに接着剤を塗布したりすることができます。さらに、印刷プロセス中に強化されたラフトまたはエンクロージャにより、大きなモデルの安定性を実現できます。以前のパッセージでのこれらのテクニックまたは同様のテクニックにより、ABS 印刷物のコーナー リフトの発生を大幅に最小限に抑えることができます。
押出機の温度を調整する際の重要な考慮事項
3D プリントを効果的かつ高品質に製造するには、押し出し機の温度が非常に重要です。PLA フィラメントの場合、一般的な押し出し機の温度範囲は 200 ～ 220 ℃ です。この範囲内であれば、フィラメントが十分に加熱されて溶融するため、材料を押し出す際に適切な圧力をかけることができ、材料を燃やすことなく異なる層を強力に結合できます。ただし、ABS フィラメントの場合、230 ～ 250 ℃ 程度の高温でより長く押し出すことでこのタイプの材料が適切に処理され、押し出し不足やバルキングなどの問題が防止されます。ただし、テスト プリントによって必要な温度バランスが達成され、3D プリントが一貫して効果的に実現されるようにするためには、フィラメントの製造方向を理解することも非常に重要です。
3Dプリンターの設定
3Dプリンターの加熱ベッドの改造
加熱ベッドを各ユーザーにとって重視することは、温度制御とレベリングの点で同様に重要であり、印刷品質に影響します。PLA などの材料の加熱ベッドに関しては、ベッド温度を 50 ～ 70°C にすると、通常、LSR なしで接着性が向上します。一方、ABS の場合は、反りを防ぎながら良好な接着性を維持するために、90 ～ 110°C 程度のより高いゾーンが必要です。ベッドをレベリングすることも同様に重要です。これにより、ノズルが印刷面から一定の距離を維持してレイヤーを堆積できるようになります。ベッドは定期的に再調整され、これらの設定も提供するゲージや紙などの補助器具が使用されるため、ほとんどの印刷の信頼性が向上します。
ノズルとプリントベッドのキャリブレーション
印刷を開始する前にいくつかの操作を実行する必要がありますが、ノズルとプリント ベッドの調整はそのような操作の 1 つです。まず、現在使用しているノズルが適切にクリーニングされており、印刷の品質に悪影響を与える可能性のあるフィラメントが残っていないことを確認します。その後、テスト印刷を行い、ノズルがプリント ベッドからどのくらい離れているかを確認します。これは、特に最初の層では重要です。ギャップが広すぎるとインクが無駄になり、ギャップが狭いと最初の層が接着されないためです。そのためには、隙間ゲージを使用するか、薄い紙で十分です。ノズルとベッドの間の紙が通る領域が、抵抗を感じる領域です。プリンターの手動調整ノブを使用して、ノズルをプリンターのベッドから必要な距離に移動します。この場合、平らな表面の 4 つの角の高さをすべて測定し、必要に応じてプリンターの水平調整機能を使用して微調整することで、印刷物が水平であるかどうかを確認します。定期的にキャリブレーションを行うと、印刷品質が向上し、摩耗が軽減されて機械の寿命が延びます。
ソフトウェアの方向性: Cura やその他のスライス ソフトウェアに関する追加の考慮事項
実用的な側面に目を向け、与えられたスライサー ソフトウェア (Cura など) を最大限に活用するために、いくつかの基本的なパラメータに注目してみましょう。最初のパラメータはレイヤーの高さです。これは、印刷解像度、印刷完了時間、滑らかな仕上がりに影響します。レイヤーの厚さが厚いほど、必要な仕上げの程度は低くなります。次のステップはオブジェクトの充填です。充填密度はニーズに基づいて選択する必要があります。構造的完全性に必要なだけ充填します。充填密度が高いほど、印刷に必要な材料と時間が多くなります。ノズルとベッドの温度パラメータに最も注意を払う必要があります。これは、フィラメントの種類に応じて設定し、十分な接着を確保しながら欠陥を回避するためです。次に、プリント ヘッドの速度設定を検討する必要があります。これは、高速にすると細部が失われる可能性があることを考慮し、品質と生産能力を確保するように設定する必要があるためです。すべてのモデルではなく、すべてのオーバーハングにサポート構造を使用する必要があります。ただし、パーツをプリントベッドから取り外すのが難しい場合は、埋め込みアンカーまたは丸いエッジのスパチュラシムを使用してベッドの接着を強化する必要があります。具体的には、最後の更新で、スライサーは、特定のユーザーの改善とプログラムへの導入を事前に予測する必要があります。
プリント浮き防止方法の違い
筐体と冷却ファンの使用
印刷物が浮き上がらないようにするためのシンプルかつ効果的な方法は、プリンターの筐体を使用することです。筐体は、温度と湿度を規定の範囲内に保つのに役立ちます。これは、ABS などの反りやすい材料を印刷する場合に特に役立ちます。筐体は、印刷物の品質を低下させる可能性のある外部からの通風や温度変化の発生を減らします。さらに、冷却ファンを適切に使用することも非常に重要です。適切なファン速度を使用すると、印刷層が安定します。最初の数層は、層がベッド表面によく接着するように、ファン速度を低くした方がよいでしょう。上層では、表面の品質を高めるためにファン速度を上げます。これらの側面をどのように適用するかを慎重に計画することで、印刷物が表面に強力に接着され、浮きや反りが軽減されます。
印刷温度を物理的に調整して印刷品質を向上
印刷温度を微調整する上で最も重要なステップは、使用するフィラメントに適した温度範囲を確立することです。一般的なルールとして、ノズルの温度またはベッドの温度について、メーカーが提供している最小および最大設定から始めます。また、小さなテスト印刷を実行して、通常 5 °C ずつ温度を変え、接着性、印刷の品質、糸引きを評価することもできます。
滲みや層の定義の低下などの過熱の兆候に注意してください。これは、温度を下げる必要があることを意味します。一方、層の接着が不十分であったり、印刷物がベッドから外れたりする場合は、温度を上げることを検討してください。温度タワーは、各垂直列が異なる温度を示すように温度を制御できることも注目に値します。これにより、印刷物の品質を向上させ、欠陥の程度を下げるために、マシンを最適に設定する方法を理解するのに役立ちます。
接着力を高めるためにスティックのりを使う - 大胆な方法
スティックのりを使ったことがある者として、特に反りやすい素材の場合、この手法で 3D プリンターのベッドに印刷物をしっかりと接着できることを実感しました。スティックのりを使うときは、印刷ベッドが清潔で冷えていることを確認し、接着剤を薄く均一に塗って滑らかな接着を作ります。MatterHackers、Simplify3D、PrusaPrinters などのトップ Web サイトでの私の研究によると、この手法の最も優れた点は、接着剤の塗布と除去が容易なことと、残留物がほとんど残らないことです。
ジュエリースティックは、水性接着剤として最適に利用でき、ほとんどの場合、ABS、PLA、PETG などのフィラメントを使用した印刷に役立ちます。この接着剤の塗布は最小限に抑えることが望ましいため、過剰に蓄積されると印刷の品質に影響します。接着剤スティックは、ある程度の接着ではなく、軽い接着を可能にし、冷却サイクル中に反りを防ぐのに重要です。一方、接着強度は加熱サイクルで弱まるため、数回の印刷ごとに接着剤を交換する必要があることが推奨されています。この手間がかからず、シンプルでありながら非常に効果的なアプローチは、パーツの表面を悪化させることなく、優れた第 1 層の印刷を実現するのに役立ちます。
参照ソース
よくある質問（FAQ）
Q: 印刷物の角が浮いてしまうのはなぜですか?
A: 浮き上がり (反りとも呼ばれる) は、3D プリントされているオブジェクトの下側の角がビルド プレートから浮き上がり、曲がってしまう一般的な問題です。これは通常、プラスチックが冷えるときに、すべての領域で均一に冷えないために発生します。ベッド、周囲温度、および印刷設定もこの問題の一因となる場合があります。大きなデザインや鋭い角があるデザインは、形状維持の点でさらに悪くなります。
Q: PLA プリントがベッドから浮き上がるのを防ぐにはどうすればよいですか?
A: 上記の目的を達成するには、次の手順を実行する必要があります。1. ベッドが印刷物に対して十分に水平になっており、ベッドに対する第 2 層の密度が良好であることを確認します。5060. PLA の場合、加熱ベッド温度を使用します。最適温度は約 3 ～ 4C です。5. ベッドをグルー スティック、日焼けローション、またはヘアスプレーで湿らせます。6. ベッド ブリムまたはマウス イヤーを使用してプリンター テクニックを組み込みます。7. スライサーの温度と第 XNUMX 層の厚さを変更します。XNUMX. 印刷冷却ファンをパフォーマンス モードまたはオフ モードで使用する。XNUMX. プリンターのオープン エンクロージャーを周囲温度一定に保ちます。終了コード
Q: マウスの耳は「角の持ち上げ」にどのように役立ちますか?
A: マウス イヤーは、3D モデルの角に追加の円形ディスクとしてスライサーに取り付けられます。これらの付属物により、プリントの角部分の多くをベッドに接触させることができるため、接着力が高まり、浮き上がりの可能性が減ります。マウス イヤーは、プリントの角が鋭く、反りやすいかどうかを判断するのに役立ちます。
Q: ベッド温度は PLA プリントのコーナーの浮き上がりに影響を与える可能性がありますか?
A: はい、ベッド温度はコーナーの浮き上がりに明らかに影響するため、コーナーの浮き上がりに影響を与える主要なパラメータの 50 つである可能性があります。PLA の場合、ベッド温度を 60 ～ XNUMX ℃ の範囲にすることを推奨する著者もいます。ただし、ベッドが冷たすぎると、印刷物が保持されず、浮き上がりが発生します。一方、非常に熱い場合は、下層が柔らかいままになるため、上層の冷却層が下層を引っ張るため、印刷物が歪み始めます。
Q: ラフト上で印刷することは、印刷物の浮き上がりを防ぐのに適した解決策ですか?
A: ラフトに印刷すると、特に厚いサイズや、プリント キャップと接触する本体面積が小さいプリントの場合、ある程度の揚力低下が考えられます。ラフトは、プリントがプリントから離れないように、プリントを接着するための広いスペースを提供します。また、印刷量を増やすと、この方法ではより多くの材料が無駄になり、その結果、最下層の仕上がりに影響します。ほとんどの PLA プリントの周囲には多くの膨らみが形成されるため、フル ラフトよりもブリムまたはマウス イヤーの方が迅速で無駄が少ないオプションです。
Q: 印刷サイズはコーナーの浮き上がりに影響しますか?
A: プリントのサイズによっては、プリント全体に作用する熱勾配を考慮すると、コーナーが浮き上がりやすくなります。上部のボルトで固定されたプラスチックが沈み込んだり凝固したりすると、大きなプリントの場合は応力レベルが上昇し、ページの端がマウントされていた表面から浮き上がります。そのため、通常は何らかの追加のベッド接着技術が省略されるため、小さくて平らでないオブジェクトを印刷する方が簡単な場合がよくあります。
Q: スライサー設定は、PLA 印刷時のコーナーの浮き上がりを最小限に抑えるのに役立ちますか?
A: はい、スライサーの設定、特に充填パターンと密度は、コーナーの浮き上がりを治すのに役立ちます。役立つ変更には、1) 接着性を高めるために最初の層の厚さと幅を調整すること、2) ベッドの接着性を高めるために最初の層の印刷速度を下げること、3) オブジェクトの壁に作用する応力を軽減するために内部構造を変更すること、4) 必要に応じてスカートや見た目に美しいマウスの耳を追加すること、5) 上層が短時間で過度に冷却されないように冷却ファンをコントロールに設定することなどがあります。
Q: PLA プリントの角の浮きは、ABS の反りとほぼ同じですか?
A: はい、コーナーの浮きは PLA と ABS の両方の印刷で発生しますが、後者の方が厄介です。これは主に ABS の収縮率が高く、冷却が速いためです。一般的に、浮きのある PLA の印刷は簡単ですが、常にそうであるとは限りません。大きなコーナーや鋭角のコーナーの印刷でも浮きが発生することがあります。PLA と ABS の両方で同じ問題の多くを防ぐことは可能ですが、ABS の場合は、印刷ベッドの温度を高くしたり、印刷チャンバーを密閉したりするなど、より根本的な方法が必要になることがよくあります。
