3Dプリンターのキャリブレーション:何をどの順番で調整するか

キャリブレーションが重要な理由と、最初に行うこと

新品の3Dプリンターが、お使いの環境やフィラメント、ベッドにぴったり合った状態で届くことはほとんどありません。キャリブレーションとは、まず機械面、次にソフトウェア面の一連の設定を調整し、安定した積層と、データの寸法どおりの造形物が得られるようにすることです。設定そのものと同じくらい、順序も重要です。基本的な機械面の問題が解決する前に微調整をしても、その問題を直した後でもう一度微調整をやり直すことになるだけだからです。

最も役立つルールは、一度に変更する変数を1つだけにし、変更のたびに簡単なテスト造形を行うことです。たとえば温度とフローレートを同時に調整するなど、複数の設定を一度に変えると、どの変更が結果を良くしたのか悪くしたのかが分からなくなり、何が変わったのか理解しないままやり直しになることも少なくありません。

この方法は、箱から出したばかりの機械でも、何か月も使っている機械でも同じです。部品の交換、家の中での置き場所の変更、さらには季節による室温の変化だけでも、うまく合っていたはずの設定が狂うことがあります。うまくいった値を機械ごと、材料ごとにメモしておけば、毎回一からやり直さずに済みます。

ソフトウェアの設定を変える前に、機械部分を確認する

ソフトウェア側の調整をする前に、プリンターの機械的な状態を確認しましょう。XベルトとYベルトは張りすぎず、つまんでも目立つたるみがない状態にし、プーリーはシャフトにしっかり固定されている必要があります。ベルトが緩いと、層ずれが起きたり、本来は円形であるべき部品がわずかに楕円形になったりしますが、これは温度をいくら調整しても直りません。

ガントリーの直角度、つまりX軸とY軸の直角は、テスト用の正方形か長方形を造形して対角線を測ることで確認します。対角線の長さが等しければ、ガントリーは直角が出ています。位置フィードバックが当てにならないステッピングモーター式の旧型機では、造形物の寸法がデータから常にずれる場合、Eステップ(移動1mmあたりのモーターのステップ数)の調整が必要になることもあります。

すでにそれなりにきれいに造形できているプリンターでも、この機械面の点検はやっておく価値があります。ベルトがわずかに緩んでいたり、直角にわずかな誤差があったりしても、明らかな失敗として現れるとは限らないからです。むしろ、ある方向に常に1mm未満だけずれた部品として現れることも同じくらいよくあります。実際の原因は機械面にあるのに、スライサーやフィラメントのせいにしてしまいがちなずれです。

Zオフセットと初期層：すべての基礎

Zオフセットは、造形開始時のノズルとベッドの距離を決める設定で、部品全体の密着の良し悪しを直接左右します。Prusa Knowledge Baseによると、微調整の値(Prusaの機種ではLive Adjust Zと呼ばれます)は機種によって通常-1.500から-0.200の間に収まり、初期層を潰しすぎたり浮かせたりしないよう、調整は大胆にではなく少しずつ行います。

ベッド、ノズル、造形面のシートを交換したときは、この設定をやり直してください。いずれもノズルと表面の実際の距離がわずかに変わるためです。初期層のガイドでは、潰れすぎた層や高すぎる層の見分け方を解説しており、キャリブレーションをさらに進める前に必ず押さえておきたい出発点です。

フロー率と温度：材料ごとに1つの設定

フローレート(スライサーによっては押し出し倍率とも呼ばれます)は、ソフトウェアが押し出していると考えているフィラメント量と、プリンターが実際に押し出す量とのずれを補正します。フローレートがずれていると、壁がわずかに膨らんだり、逆にラインの間に目に見える隙間ができたりします。これは押し出し不足に近い症状ですが、ここでは機械的な問題ではなく、計算上の不一致が原因です。

造形温度は、温度タワーを使って材料ごとにキャリブレーションします。同じモデルを温度を段階的に下げながら造形すると、層同士がよく接着し、かつ各区間の間で糸を引いたようなオーバーハングにならない範囲が分かります。メーカーのフィラメントプロファイルは妥当な出発点ですが、スプールごと、ノズルとホットエンドの組み合わせごとに、最適な値が少しずれることがあります。

リトラクション、プレッシャーアドバンス、インプットシェーピング

リトラクションは、ノズルが押し出しをしていない移動中にフィラメントがにじみ出るのを抑える設定で、距離と速度で指定します。設定を誤ると、モデルの各部分の間に細い糸が現れます。プレッシャーアドバンス(ファームウェアによってはリニアアドバンスと呼ばれます)は、押し出し指令が出てから材料が実際にノズルから出るまでの遅れを補正し、角や速度が変わる部分をシャープにします。

インプットシェーピングは加速度センサーを備えたプリンターで使え、高速時のフレームの機械的な振動を補正して、リンギングを軽減します。リンギングとは、方向が急に変わる箇所の近くの垂直な壁に見える、うっすらとした波状の模様のことです。これら3つの設定は、論理的な順序ではフローレートと温度の後になります。基本的な押し出し量が正しくなった後で、より細かい欠陥を詰める設定だからです。

内蔵ツールと、再キャリブレーションのタイミング

OrcaSlicerとBambu Studioは、どちらもキャリブレーションのウィザードをソフトウェアに組み込んでおり、テストファイルを手作業で作る必要がありません。OrcaSlicerのWikiでは、温度、プレッシャーアドバンス、フローレートの順にキャリブレーションし、各ステップで専用のテスト造形を行うことを推奨しています。

一方、Bambu Studioは、LiDARまたは対応センサーを搭載した機種で、フローレートとプレッシャーアドバンスの自動キャリブレーションに対応しています。ラインナップの旧型機では、同じテスト造形による手動キャリブレーションが引き続き必要です。フィラメントのブランドを変えたとき、色を大きく変えたとき、ノズルやホットエンドを交換したとき、そしてセットアップに目立った変更がないのに造形品質が徐々に落ちてきたと感じたときは、定期的に再キャリブレーションしましょう。

キャリブレーションが済んだら、単なるテスト用の正方形ではなく、よく知っている基準モデルを造形してみましょう。ブリッジ、オーバーハング、細部といった、単体のキャリブレーションテストでは現れにくい繊細な問題が見つかりやすくなります。キャリブレーションを一通り行っても品質に満足できない場合、原因が設定ではなくデータそのものや摩耗した部品にあることもあり、それについてはプリンターのメンテナンスのガイドで扱っています。

出典と限界

• OrcaSlicer Wiki — キャリブレーションガイド
• Bambu Lab Wiki — フロー率キャリブレーション
• Bambu Lab Wiki — プレッシャーアドバンスのキャリブレーション
• Prusa Knowledge Base — ライブZ調整
• Prusa Knowledge Base — 初期層の問題

当サイトはメーカーとコミュニティの資料を整理したもので、これらの製品を自分たちで実測したわけではありません。お使いの機種の取扱説明書が、一般的なガイダンスより優先されます。