3D印刷の精度を改善する方法

3Dプリントされたギアがスムーズに噛み合うには、あるいはカスタムメイドの筐体がパチンと閉まるには、寸法が正確でなければなりません。これがプリント精度の目標であり、3つの要素に集約されます。 正確な測定、きれいな表面仕上げ、そしてすべての印刷で一貫した結果部品を真に有用なものにするのは、精度の向上です。精度の向上は、ソフトウェアの微調整ではなく、部品管理というシンプルなプロセスです。 ハードウェア、設定、材料、印刷環境t。

1. 仕事に適したプリンターを選ぶ

プリンターの技術こそが、その精度の基盤です。プリンターの種類によって仕上がりは大きく異なるため、作成したいものに合わせてハードウェアを選ぶのが最善です。

• 熱溶解積層法（FDM）: アン FDM 3Dプリンター 最も一般的な方式で、プラスチックフィラメントを重ねて溶かし、造形します。安価で一般的な試作には最適ですが、精度は±0.5mmまでしか出ません。積層ラインが目立ち、微細なディテールが失われてしまうという欠点があります。
• 光造形法（SLA）これらのプリンターは、レーザーを用いて液体樹脂を硬化させることで、より精緻な造形と高光沢の表面仕上げを実現します。そのため、ジュエリーやミニチュアなど、高い精度が求められる造形物に最適です。精度は通常±0.15mm以内です。
• 選択的レーザー焼結（SLS）SLSプリンターは、レーザーを用いて粉末状のプラスチックを融合させます。造形物が周囲の材料によって支えられるため、特別なサポート構造を必要としないという利点があります。この技術は強度が高く複雑な部品の造形に適しており、精度は約±0.3mmです。

基盤となる技術に加え、プリンターの物理的な構造も非常に重要な役割を果たします。重厚で頑丈なフレームで作られたプリンターは振動が少なく、よくある印刷不良を防ぎます。同様に、リニアレール、ベルト、そして ステッピングモーターこれらは、プリントヘッドが正確に移動して正確な部品を作成できるようにするものです。

2. プリンターを定期的に調整する

あなたの 3Dプリンター 正確性を保つには、定期的にキャリブレーションを行う必要があります。これは一度きりの設定ではなく、継続的なプロセスです。最も重要なチェック項目は以下のとおりです。

• プリントベッドの水平調整: ノズルがビルド表面全体にわたって正しく一貫した高さにあることを確認します。
• 押し出し機のキャリブレーション（Eステップ）: プリンターが必要な量のフィラメントを正確に押し出していることを確認します。
• 軸の動きを確認する: X、Y、Z 軸が正しい距離を移動していることを確認します。

キャリブレーションを確認する簡単な方法は キャリブレーションキューブ（20mm立方体）を印刷する印刷後、デジタルノギスを使って測定してください。測定値が不正確な場合は、プリンターのファームウェアの特定の設定を調整して補正することができます。また、以下の点を確認することをお勧めします。 ファームウェアアップデート パフォーマンス強化を提供できるため、メーカーから随時提供されることがあります。

3. スライサー設定を最適化する

ハードウェアの調整が完了したら、次のステップは最適化することです。 スライサーソフトウェアスライサーは3Dモデルをプリンターへの指示に変換しますが、その設定は最終的な精度に直接影響します。以下の重要な設定に重点を置くことをお勧めします。

• 印刷速度と層の高さ: 印刷速度を遅くすると、プラスチックが適切に冷却される時間が長くなり、シャープな角や細かいディテールが維持されます。同様に、層の高さを低くすると（e.g（例えば、0.2mmではなく0.12mm）とすることで、より滑らかな表面仕上げが得られます。ただし、どちらの調整も印刷時間を長くします。
• 流量この設定（押し出し倍率とも呼ばれます）は、押し出されるフィラメントの量を微調整します。パーツが少し大きすぎたり、表面に塊ができたりする場合は、フィラメントの流量が高すぎる可能性があります。レイヤー間に隙間がある場合は、流量が低すぎる可能性があります。
• 撤回: 「糸引き」を防ぐために （モデルのパーツ間の細いプラスチックの糸）が発生すると、プリンターはフィラメントをわずかに引き戻します。出力物にこのような糸が見られる場合は、フィラメント引き戻し設定を調整する必要がある可能性があります。
• 冷却: プリンターのファンによる適切な冷却は不可欠です。プラスチック層を素早く固めるため、オーバーハング部分の垂れ下がりを防ぎ、きれいなブリッジを形成するために不可欠です。

これらの設定の適切なバランスを見つけるには、多くの場合、小さなテストプリントで何度か実験する必要があります。一度に1つか2つの調整を集中的に行うことが、何が効果的かを確認する最も効果的な方法です。

4. 高品質の素材を使用する

使用する素材の選択は、プリンターのキャリブレーションと同じくらい重要です。安価なフィラメントや樹脂には、本来完璧なプリントの精度を損なう可能性のある不均一な点がしばしばあります。

材料の一貫性に焦点を当てる

のために FDM印刷最も重要な要素は、一貫したフィラメント径です。 高品質のフィラメント 厳しい許容範囲（e.g., ±0.02mm）のものは、公差の大きい安価なもの（e.g.、±0.05mm）となり、寸法精度の向上に直接つながります。

材料を適切に保管する

材料の保管方法 も重要です。ほとんどの FDMフィラメント 空気中の水分を吸収し、ホットエンドでポップ音やジュージューという音が発生します。これにより表面仕上げが損なわれ、部品が弱くなります。フィラメントは必ず密閉容器、または乾燥剤を入れた専用のドライボックスに保管してください。SLA樹脂は紫外線に弱いため、元の不透明なボトルに入れて冷暗所に保管してください。

5. 印刷環境を制御する

プリンター周辺の環境は、印刷品質に驚くほどの影響を与える可能性があります。特に管理が必要な2つの要因は、温度と振動です。

反りを防ぐために温度を管理する

室温の急激な変化により、特定のプラスチックが、 特に ABS、冷却が不均一になり、反りが生じやすくなります。これにより、プリントの角がベッドから剥がれ、パーツが台無しになります。プリンターの周囲に囲いを設けることで、安定した暖かい環境が生まれ、反りが大幅に軽減され、層の密着性が向上します。

振動を減らして表面をきれいにする

振動は印刷品質のもう一つの一般的な敵ですプリンターがぐらついた机の上にある場合、その動きが印刷物に表面の欠陥として現れます。まずは、プリンターをしっかりとした平らな面に置くことです。安定性を高めるには、プリンターを重いコンクリート舗装材の上に置き、その下に振動を吸収するフォームマットを敷くのが一般的で効果的な方法です。

6. ソフトウェアを使用してハードウェアの問題を修正する

最新のプリンターファームウェアには、ハードウェアの小さな欠陥を自動的に補正して精度を大幅に向上させる高度な機能が含まれていることがよくあります。

自動ベッドレベリング（ABL）

これは標準的で非常に便利な機能です。 ABLシステム センサーを用いてビルドプレートを複数のポイントでスキャンし、その表面のデジタルマップを作成しました。プリンターはこのマップを用いて、最初の数層の印刷時にノズルの高さを微調整します。これにより、ベッド自体が完全に水平でなくても、完璧なプリントのベースが得られます。

直線前進/圧力前進

これらの高度な機能は、プリンターがノズル内のフィラメント圧力を管理するのに役立ちます。 加速時と減速時の流量をインテリジェントに制御プリンターはよりシャープな角と均一な線を出力できます。その結果、細部がより鮮明になり、全体的な精度が著しく向上します。

7. 後処理で寸法を調整する

完璧なフィット感を得るには、特に非常に厳しい公差が求められる部品の場合、プリント完了後に多少の作業が必要になることがあります。後処理とは、最終的な精度の差を埋める作業です。一般的な方法には以下のようなものがあります。

• サンディング: 表面を滑らかにし、部品の寸法を微調整する最も簡単な方法です。
• 掘削またはリーマ加工: 完璧なサイズの穴を作るには、通常、少し小さめに設計するのが最善です。その後、ドリルやリーマーを使って、穴を最終的な正確な寸法に調整します。
• 硬化（SLA用）: 樹脂プリントの場合、完全な強度と寸法安定性を実現するために、紫外線下での適切な後硬化が不可欠です。
• アニーリング（FDM用）PLA などの一部のプラスチックをオーブンで慎重に加熱すると、印刷プロセスによる内部応力が軽減され、部品の長期安定性が向上します。

方法に関わらず、作業の測定には必ずデジタルノギスまたはマイクロメーターを使用してください。これにより、誤って材料を削りすぎてしまうことなく、必要な精度を得ることができます。

8. 印刷を考慮したデザイン

正確な部品を得るための最も効果的な方法の一つは、設計段階から正しく設計することです。どれだけキャリブレーションやソフトウェアの調整を行ったとしても、本質的に印刷が難しい部品は、結局のところ正確なものにはなり得ません。この先見の明のあるアプローチは、一般的に「 「積層造形のためのデザイン」（DfAM）その主要な原則は次のとおりです。

• 寛容性のためのデザイン: 部品同士がぴったり合うように設計する場合、適切な隙間を設ける必要があります。例えば、10mmのペグは10mmの穴には入りません。しっかりとはまるためには、ごくわずかな隙間（プリンターによって異なりますが、通常は0.2～0.4mm）が必要です。
• オーバーハングの管理: プリンターは、材料が垂れ下がる前に角度をある程度までしか設定できません。可能であれば、オーバーハングの角度を45度以下に抑えるように部品を設計してください。 面倒なサポート構造の必要性を回避する。
• フィーチャーサイズを尊重する: どのプリンターでも、印刷できる最小の特徴には限界があり、これは主にノズルのサイズによって決まります。プリンターが確実に複製できないほど薄い壁や細かいディテールをモデリングしないでください。
• 収縮を補うABSなどの特定の材料は、冷却すると収縮します。CADプログラム内でモデルを正確なパーセンテージで拡大することで、この収縮を直接補正できます。

これらは、ハードウェア、材料、スライサーの設定と調和して機能します。製造方法に合わせて適切に設計されたパーツは、後工程のすべてを簡素化し、正確にプリントできる可能性が高くなります。

精密に正確な部品を製造しましょう!

3Dプリントの精度を上げるには、魔法のような設定を一つ見つけるだけでは不十分です。方法論と一貫性が重要です。 正しいハードウェアの組み立て 仕事が達成され、適切に調整された状態を維持するため、 スライサー設定の最適化 できる限り、 良質な素材を使用、 そして 印刷プロセスを考慮した部品の設計、正確な部品を確実に再現できます。すべてのステップを制御できるようになることで、「十分に近い」プリントを受け取ることから、作成したものとまったく同じプリントを受け取ることが可能になります。