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3Dプリントは、製造業から医療まで、さまざまな業界に変革をもたらした画期的な技術です。しかし、他の技術と同様に、課題も伴います。3Dプリント愛好家が直面する一般的な問題の1つが「糸引き」です。糸引きは、プリントした造形物の異なる部分の間に、細いフィラメントの糸が残ることで発生します。こうした糸は、3Dプリントの品質や全体的な見た目に悪影響を及ぼす可能性があります。この記事では、糸引きとは何か、その原因、そして何よりも糸引きを防ぐ方法について説明します。
3Dプリントにおける糸引きについて
糸引きは「にじみ出し」と呼ばれることもあり、3Dプリンターのノズルが、3Dプリントの異なる部分の間を移動する際に、溶けた3Dプリンター用フィラメントをにじみ出させることで発生します。こうした不要な糸は、表面仕上げの低下、部品同士の絡まり、さらには糸がプリントヘッドの動きを妨げることによる造形失敗などの問題を引き起こす可能性があります。
糸引きの原因
3Dプリントで糸引きが発生する原因には、いくつかの要因があります。
エクストルーダー温度: エクストルーダーの温度が高すぎると、3Dプリンター用フィラメントが流動性を増し、過剰なにじみ出しにつながります。
リトラクション設定: リトラクションとは、プリントヘッドが造形物の異なる部分の間を移動する際に、フィラメントを少し後方へ引き戻すことです。リトラクションが不十分だったり、設定が適切でなかったりすると、糸引きが発生することがあります。
プリント速度: プリント速度が速いと、特にプリントヘッドの方向が変わる際に、フィラメントが通常より多くにじみ出ることがあります。
移動速度: プリントヘッドが造形物の異なる部分の間を移動する速度は、糸引きに影響することがあります。移動速度が速いほど、糸が残りやすくなります。
フィラメントの品質: 使用するフィラメントの品質や種類も、糸引きに影響することがあります。3Dプリンター用フィラメントの中には、他のものより糸引きが起こりやすいものがあります。例えば、PETGなどです。
糸引きをトラブルシューティングして軽減するには、温度タワーとリトラクションテストという2つの重要なテストを実施できます。
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温度タワー:
温度タワーは、それぞれ異なる温度で印刷された複数の垂直な柱で構成されるテストプリントです。このテストは、使用するフィラメントとプリンターの設定に適した理想的な温度を判断するのに役立ちます。さまざまな温度タワーを使用できます。温度タワーには、次のものも含まれます
タワー自体に糸引きテストが含まれています。最適な結果を得るには、温度タワーと糸引きテストを別々に印刷することをおすすめします。
フィラメントの種類別のさまざまな温度タワーへのリンク: Https://www.thingiverse.com/thing:2493504
まず、メーカーの推奨に基づいて、使用するフィラメントに適した温度範囲を見つけます。たとえば、推奨温度範囲が200°Cから220°Cの場合、200°C、205°C、210°C、215°C、220°Cで柱を印刷する温度タワーを作成できます。
印刷後に各柱を確認すると、糸引きが最も少ない温度を特定できます。その最適な温度を以降のプリントで使用し、糸引きの問題を最小限に抑えてください。
上の図に示すように、この特定のブランドのPLAでは、最も「きれい」な外観になる220が最適な温度だと分かります。一方、190度以下ではノズルがフィラメントをほとんど押し出せず、その結果、印刷品質が低下します。
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リトラクションテスト:
リトラクションテストを行うと、リトラクションに関する問題の解決に最も効果的な、2つの主要なリトラクション要因を設定できます。リトラクション長さとリトラクション速度です。
リトラクション長さ:
リトラクション長さとは、リトラクション時にフィラメントがホットエンド内へ引き戻される距離をミリメートル単位で表したものです。最適なリトラクション長さは、フィラメントの種類、印刷温度、使用する3Dプリンターのモデルなど、さまざまな要因によって異なります。他の問題（アンダーエクストルージョンや詰まりなど）を引き起こさずに糸引きを防ぐには、適切なバランスを見つけることが不可欠です。
リトラクション速度:
リトラクション速度は、リトラクション時にフィラメントがノズル内へ引き戻される速さを決定します。リトラクション速度が高いほどフィラメントは速く引き戻され、速度が低いほどリトラクションの動作は遅くなります。繰り返しになりますが、印刷全体の品質に悪影響を与えず、糸引きのないきれいなプリントを実現するには、適切なリトラクション速度を見つけることが重要です。
リトラクションテストを使用する
リトラクションテストは、リトラクションキャリブレーション印刷とも呼ばれ、3Dプリンターとフィラメントの組み合わせに適した理想的なリトラクション設定を決定するための、簡単で効果的な方法です。
リトラクションテストの実施方法を、手順に沿って説明します。
モデルを準備する：
設定を簡単に調整でき、糸引きの問題を効果的に確認できるシンプルなテストモデルを見つけるか作成します。よく使われるのは、複数の段と各段の間に隙間がある塔やピラミッドです。これにより、異なるリトラクション設定が糸引きに与える影響を視覚的に確認できます。私はこのモデルを使用します：https://www.thingiverse.com/thing:909901
モデルをスライスする:
テストモデルを使用するスライスソフトウェアに読み込みます。新しいバージョンではより優れたリトラクションのオプションや設定が提供されている場合があるため、スライスソフトウェアが最新版であることを確認してください。
リトラクション設定を調整する：
スライスソフトウェアで、リトラクション設定を開きます。通常、リトラクション長さとリトラクション速度の項目があります。値は通常、それぞれミリメートルと毎秒ミリメートルで示されます。使用しているプリンターの種類（ダイレクトドライブまたはボーデンチューブ）によって、必要に応じて異なる設定を調整してください。
ボーデン方式のプリンターでは、まずリトラクション距離5.5mm、速度50mm/sから始めるとよいでしょう。ダイレクトドライブ方式では、距離0.5～3.00mm、速度30mm/sが目安です。
テストモデルを印刷する：
異なるリトラクション設定でモデルをスライスし、各バージョンを個別のGコードファイルとして保存します。追跡できるよう、各Gコードファイルに対応するリトラクション設定のラベルを付けてください。
テストを実行する：
各Gコードファイルを1つずつ印刷し始めます。それぞれの印刷における糸引きと品質を観察します。設定の違いによる糸引きの変化を記録してください。
結果を分析する：
印刷したモデルを調べ、糸引きが最小限またはまったく発生しない、最もきれいな印刷結果になるリトラクション設定を特定します。理想的な組み合わせを見つけるため、リトラクションの長さと速度の両方に注目してください。
結果に基づいて、リトラクション設定をさらに微調整します。最も良い結果が得られたリトラクション長を選んで候補を絞り込み、異なるリトラクション速度を試す（またはその逆）ことで、最適な結果を実現できます。
最適な設定を適用する:
フィラメントとプリンターに最適なリトラクション設定を決定したら、その設定を通常のプリントプロファイルに適用します。これにより、今後行うすべての3Dプリントで糸引きを最小限に抑えられます。
糸引きの原因を理解し、必要なテストを行ったところで、3Dプリントで糸引きを避けるための重要なヒントを見ていきましょう。
リトラクション設定を最適化する: スライスソフトウェアでリトラクション設定が正しく構成されていることを確認します。移動中のフィラメントのにじみ出しを防ぐため、リトラクション距離と速度を上げます。
プリント速度を調整する: 特に小さなプリントや複雑なプリントでは、糸引きの可能性を減らすためにプリント速度を下げます。
移動速度を調整する: プリントしない移動中のフィラメントのにじみ出しを最小限に抑えるため、移動速度を下げます。
温度を微調整する: 温度タワーの結果を使って、フィラメントに最適なエクストルーダー温度を設定し、糸引きを最小限に抑えます。
高品質なフィラメントを使用する: Sunluの高品質フィラメントの豊富なラインナップなど、高品質なフィラメントに投資しましょう。
Zホップを有効にする: 一部のスライスソフトウェアでは、Zホップを有効にできます。これにより、移動時にプリントヘッドが少し持ち上がり、プリント上を引きずるのを防ぎます。
複数のオブジェクトを同時にプリントする: 複数のオブジェクトをまとめてプリントすると、プリントヘッドが何もない空間を横切るのではなく、異なるオブジェクト間を移動するため、糸引きの低減に役立ちます。
結論
3Dプリントにおける糸引きは厄介な問題ですが、正しく理解し、テストと調整を行えば、効果的に最小限に抑えるか、なくすことができます。温度タワーやキャリブレーション用の形状を使ってテストを行い、設定を微調整し、高品質なフィラメントを使用することで、3Dプリントの品質を大幅に向上させ、糸引きの煩わしさを避けられます。快適なプリントを！
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