3D造形の積層ピッチ:適切な設定の選び方

ノズル径が積層ピッチの上限を決める理由

Prusa Knowledge Baseによると、積層ピッチは、使用中のノズル径のおよそ80%以下に収めるべきで、0.4mmのノズルなら上限は約0.32mmになります。また、どんな設定でも、ノズル径そのものを超えることはできません。OrcaSlicerのWikiはこれをさらに絞り込んで、より実用的な作業範囲を径の20〜80%、同じ0.4mmのノズルなら約0.08〜0.32mmとしています。

この範囲を外れると、どちらの方向でも品質が落ちます。径の20%を下回ると、OrcaSlicerのWikiは、特に高速時に流量のムラとフィッシュスケール状の表面効果が生じると指摘しています。80%を上回ると、層間接着不良のリスクが目に見えて高まります。

薄い積層：ディテールは増すが、時間もかかる

積層ピッチを薄くすると、連続する2つの層の間の支えのない垂直方向の隙間が短くなり、OrcaSlicerのWikiによると、サポート材なしでより急なオーバーハングを造形できます。また、傾斜面や曲面の見た目の仕上がりも向上し、粗い積層ピッチでは肉眼で見える階段状の効果が和らぎます。ミニチュアや細かい表面ディテールのある部品では、このトレードオフを意識しておく価値があります。積層ピッチが粗いと、本来はシャープに造形できる特徴がぼやけるおそれがあるからです。

その精度は、造形時間という直接のコストを伴います。層が薄いほど、一定の部品の高さに必要な総層数が増え、造形が長くなります。Prusa Knowledge Baseはさらに、あまり目立たない影響も指摘しています。部品の上面と下面で同じ厚さのソリッドな壁を得るには、粗い積層ピッチよりも細かい積層ピッチのほうが多くのソリッド層が必要で、たとえば同じ目標の厚さに対して、0.1mmなら9層、0.3mmなら3層になります。

厚い積層：造形は速いが、表面は粗くなる

逆に、ノズルが許容する上限に近い積層ピッチにすると、造形する層の数が大幅に減り、大きな部品では造形時間が目に見えて短縮されます。トレードオフは、表面の仕上がりがより目立つこと、つまり傾斜や曲面での階段状の段差がはっきりすることと、サポート材なしで造形できる最大オーバーハング角度が小さくなることです。

この方法は、隠れたままの、またはきれいな仕上げが不要な機能部品、たとえば治具や、サンディングを前提とした部品など、表面品質よりも造形時間の節約が重要なものに向いています。大型でほぼ平らなエンクロージャーやブラケットは、表面にひと目で階段状の段差が見えることがそもそも少ないため、この方法に向いています。

初期層：独自の高さを持つ

初期層はほかの層とは異なる考え方に従います。OrcaSlicerのWikiは、0.4mmのノズルに対して約0.25mm、つまり径の62.5%を推奨し、最大は約65%です。後続の層より厚い初期層は、小さなベッドの凹凸を補い、最初の密着を高めます。

この値はノズル径に応じて変わります。OrcaSlicerのWikiは、0.2mmのノズルの0.12mmから、1.0mmのノズルの0.55mmまでの基準値を示しており、初期層も、単一の汎用的な数値ではなく、ノズル径によって上限が決まることを裏付けています。

可変積層ピッチ：自動化された妥協案

部品全体に1つの高さを選ぶ代わりに、OrcaSlicerなど一部のスライサーは可変積層ピッチを備えています。モデルの局所的な傾斜に基づいて各層の厚さを自動調整し、急な部分や細部の多い部分は薄く、階段状の段差がもともと見えない垂直な壁は厚くします。

この機能は、一様に薄い積層ピッチに比べて造形時間を短縮しつつ、最も重要な部分の見た目の品質の多くを保てます。ただし、ジョブを始める前に総造形時間を見積もる点では、固定設定よりも予測しにくいままです。もともと大半が平らな部品や垂直な部品よりも、急な傾斜と緩やかな傾斜が混在する、有機的な形状や曲面のモデルで最もよく機能する傾向があります。

レジンの特殊なケース

密閉型プリンターでのレジン造形は、ノズル径にまったく左右されず、積層ピッチはまったく別のスケールになります。SL1とSL1Sプリンターに関するPrusa Knowledge Baseによると、テストされたほぼすべてのレジンで0.05mmの層が使え、一般的なデフォルトとなっています。0.025mmのようなより細かい高さは、非常に精細な物体のために取ってあり、すべてのレジンに対応しているわけではありません。

対応するレジンでは、より速く仕上がる0.1mmの設定もあります。考え方はFDMと似ていて、積層が細かいほどディテールは高くなり、造形物全体の露光時間は長くなります。

積層ピッチが他に影響すること：ソリッド層、壁、解像度

積層ピッチを変えると、ほかの設定にもひそかに影響が出ます。Prusa Knowledge Baseによると、積層ピッチが細かいときは、同じ厚さの外殻を得るために上面・底面のソリッド層をより多く必要とします。0.3 mmの3層で0.9 mmになるのに対し、0.1 mmでは9層が必要です。最近のスライサーは、これらの設定に応じた結果の厚さを表示してくれます。またPrusaは、最初のソリッドラインがたるまないよう、インフィルの上に少なくとも3層のソリッド層を設けることを推奨しています。

積層ピッチが影響するのは垂直方向の解像度だけです。Prusaによると、ベッド上に平らに置いた浮き出し文字は、0.1でも0.3 mmでもまったく同じに見えます。水平方向のディテールを上げたいなら、変更すべき設定はノズル径です。同じドキュメントでは、0.10 mm未満への改善は造形時間が大幅に延びるわりに効果は比較的小さいと評価しており、プロファイルの初期層は、その後の積層ピッチにかかわらず0.20 mmに設定しています。

最後に、あまり知られていない副次的な影響があります。理想的な壁の厚さも積層ピッチに左右されます。Prusaによると、押出幅0.45 mmのペリメーター（外周）2本を合わせても、壁厚は0.90 mmではなく、積層0.2 mmのときは0.86 mmになります。ビード同士がわずかに重なって融合するためです。積層ピッチを変えるとこの値も変わります。スライサーが計算して表示してくれるので、それを見ながらCAD側で薄い壁を調整できます。

当てずっぽうではなく、高さを選ぶ方法

最も確実な出発点は、取り付けているノズルの直径です。その直径の20〜80パーセントの高さを目安にしてください。見た目が重要なパーツは低め、素早く造形する機能部品は高めに寄せます。0.6や0.8mmのような太いノズルなら、良好なベッド密着性を保ちながら、構造上より厚い積層が可能になります。そのため、ソフトウェア設定だけで妥協点を探す前に、ノズルの交換も検討する価値があります。

レジンの場合は事情が異なり、選択はおおむね、信頼できる標準値の0.05mmにするか、さらに細かいディテールが必要なパーツ向けにより細かい積層ピッチを使うか、という二択になります。ただし、使用するレジンにその積層ピッチで検証済みのプロファイルがあるかを先に確認してください。

出典と限界

• Prusa Knowledge Base — 積層とペリメーター
• Prusa Knowledge Base — テスト済みレジン（SL1／SL1S）
• OrcaSlicer Wiki — 積層ピッチ
• OrcaSlicer Wiki — 可変積層ピッチ

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。