Q2
背の高いプリントの層分離と亀裂の原因は何ですか？
これは3Dプリントでよくある問題です。背の高い物体に水平方向の亀裂が生じ、時には完全に割れてしまうことがあります。この不具合は 層分離または剥離は、印刷された層が互いに適切に接着されなかった場合に発生します。背の高いモデルは、下側の冷却された層と上側の押し出された高温の新しい層との間の温度差が大きいため、特にこの問題の影響を受けやすいです。このガイドでは、この問題の原因を説明し、発生を防ぐための明確な解決策を示します。
冷却によってプリントを割る力がどのように生まれるのか
背の高いプリントが割れる唯一の理由は、プラスチックが冷えると縮むことですこの収縮作用により、プリント自体の内側に強力な上向きの引力が生じます。以下に挙げる解決策は、この力を制御するための様々な方法に過ぎません。
内部ストレスとして知られるこの破壊的な力がどのように蓄積されるかを直接見てみましょう。
プリントの底部にある最初の層は冷えて収縮します。その後、その上に重ねられる新しい高温の層も冷えて収縮します。しかし、収縮するにつれて、その下にある既に固まっている層を上方に引っ張ります。プリントの高さが増すにつれて、この上方への引っ張り力は層ごとに蓄積され、非常に強力になります。
これにより、プリント内部で常に綱引き状態が発生します。つまり、層を引き裂こうとする内部応力と、層間接着（「ウェルド」）による層間の接着力との間で綱引き状態が生まれます。引っ張る力が勝った瞬間に、ひび割れが発生します。
したがって、問題は明らかです。ひび割れを防ぐには、有利な方向に天秤を傾ける必要があります。 これは、内部応力を減らすか、層間接着力を高める必要があることを意味する。次のセクションでは、このバランスを弱める一般的な実際的な間違いを概説し、それらを修正するための具体的な解決策を示します。
原因1：隙間風や冷気によってプリントが急速に冷えてしまう
これは、背の高いプリントで層が分離する最も一般的な原因です。プリンター周辺の空気が冷たすぎたり、隙間風が吹き込んだりすると、モデルを引き裂く内部応力が劇的に増加します。
急速冷却が内部応力を生み出す理由
室温が適切に管理されていないと、新しく印刷された各層は急速に冷却されてしまいます。この急速な冷却によって収縮量が最大化し、ひいては印刷物内部の破壊的な引張力も最大化されます。この効果こそが、ABSのように収縮率が高いことで知られる材料を屋外でうまく印刷することがほぼ不可能な理由です。 寒い環境は層分離が起こるのにまさに最適な条件を作り出します。
この問題を特定する方法
以下の点に気付いた場合、寒い環境が主な問題であるとほぼ確信できます。
- 印刷の実行中に突然ひび割れが発生します。
- 層が崩れると、「ポップ」という音が聞こえることがあります。
- 寒い部屋や、プリンターが窓、ドア、エアコンの吹き出し口の近くにある場合、問題は著しく悪化します。
最善の解決策：エンクロージャを使用する
圧倒的に最も効果的な解決策は、プリンターを筐体内に置くことです。エンクロージャはプリントベッドから発生する熱を閉じ込め、モデルの周囲に安定した温かい空気層を作り出します。この高い周囲温度により、プリント中はオブジェクト全体がより暖かく保たれます。プリントの下部と上部の温度差を最小限に抑えることで、内部の収縮力が大幅に軽減され、各層が強固に融合された状態を維持できます。これを実現するには、現在お使いのプリンターに別途エンクロージャカバーを取り付けるか、例えば以下のような一体型エンクロージャが付属しているプリンターを選ぶことができます。 プリンターから
原因2：部品冷却ファンが強力すぎる
一部は 冷却ファン シャープなディテールやきれいなオーバーハングにはファンが不可欠ですが、ファンの温度が高すぎると層間の接合が著しく弱まり、ひび割れが発生する可能性があります。これは、ファンが層間の適切な溶接を妨げるためです。
過度の冷却がひび割れを引き起こす理由
良好な層接着の目標は、高温で溶融したプラスチックの層を下の層に堆積させ、熱によってそれらを融合させて強固な一枚の部品にすることです。部品冷却ファンが高速で回転すると、新しい層が瞬時に急速冷却されます。 この急速な凝固により、新しい層が前の層に適切に溶け込むのが妨げられる。その結果、表面的な結合が弱くなり、後で熱収縮による内部の力で簡単に剥がれてしまう可能性があります。
この問題を特定する方法
この問題は環境問題よりも捉えにくい場合があります。主な指標には以下が含まれます。
- 印刷物は見た目はきれいで寸法も正確ですが、構造的には非常に弱いです。
- ひび割れは、印刷プロセス中ではなく、印刷が終了して室温まで完全に冷却された後に発生することがよくあります。
解決策：スライサーのファン速度を調整する
この問題は、スライサーソフトウェアのファン設定を変更することで解決できます。主な方法は2つあります。
- ファン速度を下げるPLAのような汎用フィラメントの場合、寒い季節にはファンを100%で稼働させる必要はほとんどありません。速度を30～50%の範囲に下げてみてください。これにより、レイヤーの強度を犠牲にすることなく、高品質なディテールを造形するのに十分な冷却効果が得られます。
- 特定の材料のファンをオフにする: 温度に非常に敏感で、反りやすい材料の場合、例えば ABS、ASA、ナイロンなどの素材を加工する場合は、部品冷却ファンを完全にオフにすることをお勧めします。唯一の例外は、橋梁や急勾配の張り出し部など、部品の垂れ下がりを防ぐために必要な重要な形状の場合、スライサーが冷却ファンをオンにできるようにすることです。
原因3: ノズルが十分に熱くなく、強力な溶接ができない
層が強く結合するためには、 フィラメントは、その下の層と適切に融合できるほど十分に熱くなければならないノズルの温度設定が低すぎると、最初の層から弱い印刷物が作成され、ストレスによって簡単にひび割れてしまいます。
強力な溶接には十分な熱が必要な理由
適切な層結合には、高温で押し出されたプラスチックが前の層の表面をわずかに再溶融し、それらの間に強力な溶接を形成することが必要です。 印刷温度が低すぎると、フィラメントは半固体状態で押し出されます。下層と適切に融合するのに十分な熱エネルギーがありません。層は溶接されるのではなく、単に重なり合っているだけなので、層間の接着力は本質的に低くなります。
この問題を特定する方法
この問題の最も明らかな兆候は、小さなモデルでそれほど負荷がかかっていない場合でも、プリント全体に弱さが見られることです。高さに関係なく、プリントのレイヤーを手で簡単に引き剥がせる場合は、プリント温度が原因である可能性が高いです。プリントが脆く感じられ、爪で簡単にレイヤーが剥がれることもあります。
解決策：より良い溶接のためにノズル温度を上げる
この問題を解決するのは簡単で、スライサーの温度設定で実行できます。
- 温度を段階的に上げる簡単なテストとして、ノズル温度を5℃上げて、少量のテストプリントを実行してください。層の密着性が大幅に向上するまで、5℃ずつ温度を上げ続けてください。
- 温度タワーを印刷する（推奨）特定のフィラメントスプールに最適な温度を見つける最良の方法は、「温度タワー」をプリントすることです。これは、様々な高さで異なる温度で自動的にプリントする特別なキャリブレーションモデルです。これにより、タワーを物理的にテストし、どの温度で層間の結合が最も強く、かつ見栄えが良いかを正確に把握できます。
原因4：3Dプリンターの押し出し不足
押し出し不足とは、プリンターが十分なプラスチックを押し出せず、強固で強い層を作れないことを意味します。この材料不足により、脆くて多孔質な構造となり、温度ではなく、適切な結合を形成するのに十分なプラスチックがないために簡単に破損する可能性があります。
押し出し不足がなぜ弱い層を引き起こすのか
強固な接合を実現するには、溶融したプラスチックの厚い線を敷き詰め、下の層と融合させる必要があります。プリンターの押し出し不足の場合、フィラメントの線が細すぎて、線と線の間に隙間ができてしまうことがあります。しっかりとした一体化した層を形成するには材料が足りず、ましてや前の層と強固に接合することはできません。その結果、印刷物全体が根本的に弱く、スポンジのような構造になってしまいます。
押し出し不足の見分け方
押し出し不足の兆候は、通常、不具合箇所だけでなく、プリント全体に現れます。以下の手がかりを探してください。
- 破損箇所は、きれいな亀裂というよりは、スポンジ状または穴の開いた分離のように見えます。
- 上面と壁面のフィラメントの線の間に隙間が見えます。
- 印刷物の壁は薄いか不完全で、表面の質感は全体的に粗く、未完成です。
押し出し不足を修正する方法
押し出し不足を修正するには、プリンターが適切な量の材料を押し出していることを確認する必要があります。以下の手順を順番に実行してください。
- エクストルーダーのキャリブレーション（E-Steps）: これは押し出し加工において最も重要な調整です。 Eステップ プリンターのソフトウェアが100mmのフィラメントを要求したときに、エクストルーダーモーターが実際に正確に100mm押し出すようにします。これにより、ハードウェアの根本原因が解決されます。
- スライサーの流量を増やすEステップが正しい場合は、スライサーの「フローレート」または「押し出し倍率」設定を使って微調整できます。例えば、100%から103%に少し上げることで、フィラメントが指定よりもわずかに細い場合でも補正できます。
- ノズルの部分的な詰まりを確認する: 突然のまたは断続的な押し出し不足や、 押し出しの停止 部分的に 詰まったノズル最近印刷品質が低下した場合は、「コールド プル」を実行するか、ノズル クリーニング ニードルを使用して詰まりを解消してください。
原因5：フィラメントが水分を吸収している
多くの共通 3Dプリントフィラメント 吸湿性があるつまり、スポンジのように空気中の水分を吸収しやすいということです。この湿ったフィラメントにプリントすると、閉じ込められた水分が問題を引き起こし、層の接着が損なわれ、パーツ全体が弱くなります。
湿ったフィラメントが脆いプリントを生み出す理由
水分を閉じ込めたフィラメントが熱いノズルに入ると、水は瞬時に沸騰し、激しく蒸気に変わります。この微小な爆発により、押し出されたプラスチックのライン内に気泡と気泡ポケットが発生します。これらの空隙により、層同士が接合できる表面積が大幅に減少します。その結果、層が弱いだけでなく、部品全体が脆くなり、構造的に損傷した状態になります。
「濡れた」フィラメントの見分け方
印刷プロセス中に、濡れたフィラメントの影響をよく聞き、見ることができます。
- 聴覚的な手がかり: 閉じ込められた水が蒸発すると、ノズルからはっきりとしたシューという音、ポンという音、またはパチパチという音が聞こえます。
- 視覚的な手がかり: プリントの表面は滑らかではなく、ざらざらとした、ぼやけた、あるいは穴だらけの質感になります。
解決策：フィラメントを乾燥させる
これを解決する唯一の方法は、印刷前にプラスチックスプールから水分を取り除くことです。最も信頼性の高い方法は次のとおりです。
- 専用の フィラメント乾燥機。
- 材料に適した温度に設定された食品乾燥機を使用します。
このステップは、次のような材料にとって非常に重要です。 PETG、TPU、ABS、特にナイロンわずか数時間で、性能を低下させる大量の水分を空気中から吸収する可能性があるためです。
バランスを調整して、より強力な層結合を実現しましょう。
背の高いプリントのひび割れは、ほとんどの場合、1 つの戦いに帰着します。 冷却プラスチックの上向きの引張力と層を結合する結合力の強さこのガイドに掲載されている各ソリューションは、この戦いに打ち勝つための助けとなります。プリント環境、ファン速度、ノズル温度を制御することで、破壊力を体系的に低減しながら接着強度を高め、強固で信頼性の高いプリントを実現します。
