3Dプリンティング

3Dプリントのアーティファクトを修正し、より滑らかで正確なプリントを実現

1月 8, 2025

レイヤーライン、反り、剥離などの3Dプリントのアーティファクトを最小限に抑える効果的なテクニックをご覧ください。キャリブレーションのヒント、スライサー設定、後処理方法を学び、高品質で精密なプリントを滑らかな仕上がりで実現しましょう。今すぐ3Dプリントのアーチファクトのスキルをマスターしましょう。

3Dプリントのアーティファクトを修正：より滑らかで正確なプリントを得る方法

この記事では、3Dプリントのアーチファクト品質を向上させるための重要なトピックを取り上げます。レイヤーライン、Zバンディング、ブロブ、反り、剥離、粗い表面など、一般的な3Dプリントのアーチファクトについて説明します。また、プリンタのキャリブレーション、スライサー設定の最適化、材料の選択についても説明します。PLA 対 ABS).サンディング、化学的平滑化、樹脂コーティングなど、表面仕上げを改善する技術について検討します。結論として、アーチファクトを減らし、3Dプリントの品質を高めるためのベストプラクティスを提供しています。FAQでは、レイヤーラインの最小化、反りの防止、食品に接触するPLAアイテムの安全な後処理などの懸念事項を取り上げ、スムーズで高品質なプリントを保証します。

3Dプリンティングでは、デジタルデザインを物理的なオブジェクトに素早く変換できますが、レイヤーライン、反り、剥離などの一般的なアーティファクトがプリント品質に影響を与える可能性があります。これらの 3Dプリンティングアーチファクトは、レイヤーごとのプロセスにより避けられませんが、適切なキャリブレーション、スライサーの設定、材料の選択、およびサンディングやプライミングなどの後処理技術により、その深刻さを最小限に抑えることができます。この記事では、3Dプリントのアーチファクトを低減し、設計および製造アプリケーションでよりスムーズで正確なプリントを実現するための戦略を紹介します。キャリブレーションと最適化の細部に注意を払うことで、3Dプリントユーザーはこの技術の可能性を最大限に引き出すことができます。

3Dプリント人工物」に対する関心は、産業と消費者分野の両方における付加製造の隆盛を反映して、2017年以降着実に高まっています。3Dプリント品質」の検索は過去10年間安定しており、継続的な関心事であることを示しています。2023年1月には、「3Dプリントの欠陥を修正する」の検索が急増し、3Dプリントスキルの向上に再び注目が集まっていることを示唆しています。米国、中国、ドイツは、3Dプリントラインの最小化に関連する検索でリードしており、3Dプリント技術の進歩における役割を強調しています。3Dプリントの進化に伴い、人工物と品質を最適化することは、より広範な用途にとって引き続き重要です。

3Dプリント成果物の種類

レイヤーライン

レイヤー・バイ・レイヤー印刷プロセスによるもの。曲面ではより顕著。より細かいレイヤーの高さ、アダプティブ・レイヤー機能、背の高いプリントのためのプリント温度の低減を使用して最小化。

Zバンディング

リブとも呼ばれます。緩んだフィッティングや間違ったアライメントによるzスクリューへの不均一な圧力が原因です。ネジ継手を締め、反時計回りのナットを使用し、Z軸を調整し、必要に応じてZネジをアップグレードすることで解決します。

ブロブとジッツ

温度、引込み、冷却の問題により、平坦でない表面に不規則な塊が生じること。温度、引き込み距離、速度を最適化し、適切な部品冷却を可能にすることで低減。

反り

冷却時に材料が収縮すると発生。ベッドからのコーナー/エッジの浮きにつながります。ビルドサーフェス接着剤の使用、エンクロージャー、温度/引込み設定の最適化により最小化。

層間剥離

印刷層への不均一な圧力や湿気による気泡発生が原因で起こる層の分離。ベッドの密着性向上、フィラメントの乾燥、ウォールラインの増加、インフィル、層間の冷却により修正。

粗い表面

個々の線の不適切な積み重ねや、象の足のような欠陥によるもの。レイヤーの高さをより細かくし、温度を下げ、フローを適切に較正し、後処理を行うことで平滑化。

3Dプリンタのキャリブレーション

ビルドプラットフォームを水平に

最初のレイヤーを均一に接着させるためには、ビルドプラットフォームを完全に水平にする必要があります。これは、移動するノズルとベッドの間にシートを挿入する紙/フィーラゲージ法を使用して行われます。シートを動かす際に適切な抵抗が感じられるまでオフセットを調整します。このプロセスをすべての調整ポイントで繰り返し、プラットフォームの平坦度をクロスチェックするために数回のテストプリントを行います。

チューニング温度設定

3Dプリントのアーティファクトは、ノズルとベッドの温度に大きく影響されます。ノズル温度はレイヤーの結合に影響し、ベッド温度は反りやベッドの接着に影響します。PLAは180～210°Cが最適ですが、ABSは230～250°Cが必要です。加熱ベッドは、PLAでは50～60℃、ABSでは70～100℃に設定する必要があります。温度キャリブレーションは、使用する材料についてさまざまな組み合わせをテストし、3D Printing Artifactsで寸法精度を損なうことなく最良のレイヤー結合を実現する最適な組み合わせを指定することで行います。

Zオフセットと流量の調整

正しいZオフセット距離を設定することは、最初のレイヤーの厚みとベッドへの接着に影響します。紙の抵抗が適切と感じるまでノズルを上下に動かして調整します。流量はエクストルーダーの送り動作を決定します。押し出し不足は隙間につながり、押し出し過ぎはにじみの原因となり、どちらも印刷品質を低下させます。Slic3rのキャリブレーションウィザードまたは既知の寸法のテストキューブを使用して、この設定をキャリブレーションします。

Eステップの較正

Eステップ/mmは、プリンタにおけるフィラメント入力と押出機出力の直線関係を定義します。Eステップの値が正しくないと、押し出しが過小または過大になります。この計算式では、GRフィードを使用し、フィラメント入力と出力を測定して新しいEステップを計算します。フィード、測定、計算は、出力=最高の品質が得られる入力まで、小さなステップで繰り返されます。

モーターの設定

ファームウェアのドライバ電流、マイクロステッピング、およびモータ回転設定は、バンディングやシフトを回避してステッパをスムーズに動かすのに役立ちます。各変更を個別にテストすることで、プリンターコンポーネントの最適値が見つかります。キャリブレーションは、テスト印刷によって個々のパラメータ変更をすべて検証した後に完了します。

スライサー設定の最適化

制御層の高さ

レイヤーの高さは、各印刷レイヤーの厚さを制御し、印刷品質と時間に大きく影響します。レイヤーの高さを0.2mmではなく0.1mmと小さくすると、レイヤー間の移行がより薄く緩やかになり、角度のある面の階段状の段差が目立たなくなるため、より滑らかな表面仕上げになります。しかし、レイヤーを小さくすると、印刷時間が大幅に長くなります。ほとんどのスライサーでは、デフォルトのレイヤーの高さ設定を微調整して、各印刷に最適なバランスにすることができます。

サポート構造の追加

橋のような張り出した形状を3Dプリントする場合、材料の下には何もありません。スライサーでサポート生成を有効にすると、このような失敗を防ぐことができます。2つの一般的なパターンは、接触サポートと非接触サポートです。前者は表面に直接付着し、後者は枝のような構造に似ています。モデルを戦略的に配置することで、サポートが完全に不要になることもあります。

インフィルの設定

インフィルは、プリントされたモデルの内部がどの程度密に詰まっているか、またはまばらに詰まっているかを決定します。ソリッドインフィルは、長方形や六角形のような中空または密度が低いインフィルオプションと比較して、材料の使用量と印刷時間が大幅に増加する代償として、最大の強度を提供します。漸進的な層パターンも強度に影響します。最適化には、時間とコストに対する要件のバランスをとる必要があります。

壁の設定

ウォールは、モデルの外側の見える面を構成します。外周の壁の数を増やすと、寸法精度と表面品質が向上しますが、印刷時間が長くなります。複雑な機能部品には2～3個の壁が必要ですが、迅速なプロトタイプ部品には1個の壁で十分です。壁の線幅はノズルの直径に合わせる必要があります。

スピードの最適化

印刷速度は、プリントヘッドの移動速度と材料の堆積速度を決定します。速度が速いと印刷時間が短縮される一方で、最適な速度を超えるとレイヤーの結合強度が損なわれ、リブなどの不整合が発生する可能性があります。5mm/秒単位での漸減は、適切な速度プロファイルをピンポイントで特定するための明確な改善をもたらします。

リチューン・サポート設定

サポートとモデルの間のインターフェイス/最短距離のようなカスタマイズ可能な設定は、印刷後のサポートの取り外しやすさに影響します。場合によっては、インターフェースの接点の代わりに支柱で十分なこともあります。モデルを戦略的に回転させたり、選択的に配置することで、サポートを完全に減らすことができます。各パーツ形状に対する適切なパラメータの組み合わせは、複数のトライアルで確認します。

最適な素材の選択

PLAの長所と短所

PLA は印刷が簡単で無害、正確なパーツを作ることができますが、耐熱性が低く、強度を高めるために後加工が必要です。インフィルなしで使用した場合、PLAはかなり脆くなります。また、レイヤーラインがプリントに目立ちます。

ABSの特性

ABSは温度や衝撃に強く、丈夫な部品を作ります。欠点は、収縮率が高いこと、反りやすいこと、有毒ガスが発生するため密閉が必要なことです。 ABS はPLAよりも平滑化しやすい。

特殊フィラメント

カーボンファイバー、木材、フレキシブル、金属充填フィラメントは、機能的な試作品や最終用途の部品に適しています。これらのフィラメントには、適合するノズルや温度設定が必要な場合があります。

表面仕上げの改善

砂の3Dプリント

P80からP600のような徐々に細かい砥粒のペーパーでサンディングすると、レイヤーライン、アーチファクト、サポートが除去されます。注意深くウェットサンディングすることで、ほこりを最小限に抑えることができます。

プライマーと塗料の塗布

サンディングの後にプライマーを塗布すると、欠点が埋まり、塗料を受け入れやすくなります。アクリルまたはエナメル塗料の仕上げは、欠陥を隠して魅力的に印刷します。

ケミカル・スムージング

アセトン、ジクロロメタン、洗剤は、ABSやPETGのような特定のプラスチックを滑らかにします。溶剤による損傷や印刷の弱化を避けるため、注意が必要です。

樹脂コーティング

エポキシ樹脂は、3Dプリントをコーティングして補強し、光沢があり、不浸透性で強化された表面は、すべての印刷欠陥を隠します。

ヒート・スムージング

ヒートガン、ヘアードライヤー、溶剤の煙は、ABSやナイロン/カーボンファイバーのような特定の複合材を滑らかに仕上げるために結合するプラスチック層を軟化させます。変形を避けるためには、コントロールが重要です。

結論

3Dプリンターのキャリブレーションを慎重に行い、スライサーの設定を最適化し、効果的なサポート構造と表面仕上げ技術を使用することで、プリントのアーチファクトを大幅に減らすことができます。3Dプリントの付加的性質により、多少の不完全さが残ることがありますが、実験と適切なフィラメントの選択により、より滑らかで正確なプリントを行うことができます。3Dプリント技術の進歩に伴い、これらのコアプラクティスをマスターすることで、厳しい設計公差を満たす高品質で機能的なプリントが可能になります。経験を積めば、初心者でも、次のような精密な製造方法に匹敵する結果を得ることができます。 CNC または射出成形.

よくあるご質問

Q: 曲線や角度の多い複雑な形状で、レイヤーラインを最小化するにはどのような設定が有効でしょうか？

A: 曲面や角度のあるサーフェスは、レイヤーの線が目立ちやすくなります。モデルのジオメトリに基づいてレイヤーの厚みを調整するアダプティブ・レイヤー・ハイトを使用すると効果的です。また、0.4mmよりも0.2mmなど、より細いノズルを使用すると、より滑らかなレイヤーを作成できます。プリント速度を60mm/秒ではなく30mm/秒に遅くすることで、界面間の接合により多くの時間をかけることができます。スライサーのファインメッシュ設定を有効にして、幾何学的なディテールを追加すると、カーブや角度も改善されます。安定した押し出しを達成するために、Eステップとフローレートを常に正しくキャリブレーションしてください。

Q: 大型のABSプリントから反りを完全になくすことは可能ですか？

A: 多くの場合、反りは最小限に抑えることができますが、大きなABSプリントの場合、特にエンクロージャーなしでは、反りを完全に防ぐことは困難です。しかし、ある種の予防策を講じることで、最大限の効果を得ることができます。モデルの下に筏を敷くと安定します。加熱されたガラスベッドを使用することで、最初のレイヤーを例外なく密着させます。つばをつける、冷却ファンを無効にする、アイドリングベッドの温度を上げるなど、印刷後の冷却プロセスを遅くすることで、ストレスが徐々に緩和されます。最後に、反りの少ないABSブレンドを選択し、温度と収縮設定を最適化することが重要です。これらのガイドラインに従うことで、最も平坦な結果が得られます。

Q: 食品と接触するPLA製品では、どのような後処理が安全ですか？

A: 食品に安全なPLAプリントの場合、最も安全な後処理方法は、軽いサンディングと食品用ミネラルオイルです。PLA自体は無害な素材ですが、仕上げによっては時間とともに汚染物質が混入する可能性があります。2000番のような高い砥粒を使ったウェットサンディングは、樹脂の吸入を防ぎます。食品グレードのミネラルオイルやオリーブオイルは、サンディングによって得られるマットな質感を維持し、通気性があり、浸出しないバリアを形成します。アセトン、ジクロロメタン、UV硬化型樹脂塗料は、残留物を移行させる可能性があり、健康への影響が懸念されるため、食べ物や飲み物に触れるものには避けた方が無難です。