3D造形のエレファントフット:広がった初期層の診断と直し方

初期層が他の層より広がってしまう理由

Prusa Knowledge Baseによると、初期層は積まれるときに加熱されたベッドに押し潰されるため、通常は本来より少し広くなります。この潰れは意図的なものです。これがあるから、フィラメントがビルド面に食いつき、剥がれずに済むのです。欠点は、造形物の底部をぐるりと一周する小さな盛り上がりです。目で見えるうえ、爪で触れてもわかります。この盛り上がりが、メイカーがエレファントフットと呼ぶものです。

ベッドの熱も関係しています。最下層がまだ柔らかいあいだは、上にあるパーツの重みとノズルの圧力で、わずかに外側へ押し出されます。ベッドから離れた層ほど早く冷えて意図した寸法を保つため、この影響は底部にとどまります。

装飾用の造形物の大半では、これは問題になりません。Prusaのドキュメントは、正確な寸法が必要なパーツや、非常に厳しい公差で組み合わせる必要があるパーツで問題になると述べています。もう滑り込まなくなったフタ、2つの半分が閉じなくなったケース、机の上でぐらつく底が平らなパーツなどです。そのようなときが、直す手間をかける価値のある場面です。

エレファントフットかどうかを確認し、似た症状を除外する方法

パーツをひっくり返して、底の縁を見てください。本物のエレファントフットは、外周全体にわたって均一な盛り上がりとして現れ、厚みはどこも同じです。平らな面に置くと、わずかにぐらつくことがあります。ぴったり合うように設計されたフタやインサートは、一番下で引っかかり、それより上では自由に滑ります。キャリブレーション用の立方体や、はめ合いのきついテストパーツがあれば、診断は明らかになります。

紛らわしいものがいくつかあります。初期層の縁が外へ広がらず上向きに反るなら、ノズルがベッドに近すぎます。Prusaのドキュメントは、その反りを、ノズルが低すぎる典型的な兆候としています。盛り上がりがパーツの片側にしか現れないなら、ベッドの水平が出ておらず、それはここではなくベッドレベリングのガイドの話です。角がベッドから浮き上がるなら、反りの問題で、これは逆の問題です。

この件では、スライサーのプレビューを信用しないでください。PrusaSlicerのプレビューには実際の潰れが表示されないため、画面上では完璧に見える初期層でも、ベッド上では広がることがあります。判断するのはビジュアライゼーションではなく、造形したパーツです。

PrusaSlicerのエレファントフット補正：場所と適切な量

PrusaSlicerには、Elephant foot compensationという専用の設定があります。Prusa Knowledge Baseによると、Print Settings、Advancedの下にあり、スライサーが詳細モードまたはエキスパートモードのときにだけ表示されます。盛り上がりを後からヤスリで削る代わりに、スライサーがスライス時に初期層を適応的に縮小します。実際の潰れが取り除かれた分のスペースを埋め、底面は意図した大きさに仕上がります。

Prusaは実用的な上限を示しています。0.4 mmノズルなら、初期層の押し出し幅の約半分を超える補正は必要ないはずです。盛り上がりを消すためにそれを超える必要があるなら、ドキュメントは別のところ、通常はノズルの高さに問題がないか探すよう述べています。理論上の限界はありません。ナレッジベースには、補正を10 mmに設定した立方体は、初期層の各辺から10 mm失われると記されており、大きすぎる値は造形物を削り込むだけです。

2つの副作用は正常です。プレビューでブリムがモデルに接しなくなります。これは意図的なもので、造形中は潰れた材料がその隙間をつなぎますが、接合はやや弱くなります。造形したパーツでもブリムが離れている場合は、補正が高すぎます。プレビューでは、細い部分が大きな領域と接する箇所が歪むこともあります。これは初期層にしか影響せず、気になるなら値を0に戻せます。ソフトウェアの残りの部分については、当サイトのPrusaSlicerガイドをご覧ください。

ノズル高さとベッドレベリング：症状の背後にある機械的な原因

補正は症状を処理するものです。原因はほとんどの場合、ノズルとベッドの距離にあります。ノズルが近いほどフィラメントは強く押し潰され、初期層は広がります。Prusaのドキュメントは、ノズルが低すぎるとどうなるかを挙げています。押し出しの問題、詰まり、造形品質の低下、そして造形物が強く貼り付きすぎることによるフレキシブルスチールシートの損傷です。高すぎれば、層はまったく貼り付きません。

調整は目視で行います。テスト用の層では、ラインは平らにならされているものの、潰れて完全にぺしゃんこにはなっておらず、ライン同士に隙間がなく、接する部分に盛り上がりがないのが理想です。ラインの太さが長さ方向に変わるなら、ベッドが平らではなく、何よりもまずレベリングに注意が必要です。当サイトの初期層ガイドで、こうした見た目の手がかりを詳しく説明しています。

そこへたどり着く方法は、プリンターごとに異なります。Simplify3Dは、バネとネジを使うメーカーもあれば、ベッドレベリングセンサーで工程全体を自動化するメーカーもあり、プリンターのマニュアルが基準になると指摘しています。水平が完璧に出たベッドでも、ノズルに近すぎたり遠すぎたりすることがあるため、Zオフセットはレベリングとは別の調整で、プリンターのメニューまたはセットアップウィザードで行います。

Prusa i3の場合：その機種だけに当てはまる初期層キャリブレーション

Prusa i3プリンターには、First Layer Calibrationと呼ばれる独自の手順があり、これらの機種についてPrusaが文書化しています。プリンターがジグザグのパターンを描いている間に、ノズル先端と造形面の距離をキャリブレーションします。ノブを回して高さをリアルタイムで調整し、値はゼロからマイナスの数字へ動きます。そのゼロは、P.I.N.D.A.またはSuperPINDAセンサーの位置で決まり、これは各プリンターに固有です。

Prusaは、数値は目視の基準がなければ意味がないと強調しています。一般的な範囲は-0.400から-1.500ですが、機械ごとに異なり、時間や使用で変化することもあります。テクスチャードシートはスムースシートより薄いため、同じ結果を得るにはノズルをわずかに近づける必要があります。造形した層をノギスで測ることは、推奨されるキャリブレーション方法ではありません。

ノズルを交換したとき、エクストルーダーをアップグレードしたとき、プリンターを別の場所に移したときには、もう一度実行してください。工場で組み立て済みのPrusaプリンターは調整済みで届くので、このキャリブレーションは主に自宅で組み立てるキットに関わるものです。何よりも、これらの数値を他のブランドに持ち越さないでください。Prusa用のZオフセットは、異なるセンサーと異なるオートレベリング手順を持つ機械では意味を持ちません。

つぶれを抑えるための、その他のベッドとスライサーの設定

ノズルの高さが適切になったら、いくつかのスライサー設定で仕上げます。まずベッド温度から。フィラメントメーカーが推奨する範囲内にとどめてください。必要以上に高温のベッドは、下の層を長く柔らかいままにし、外側へ垂れ広がらせるからです。Simplify3Dは、ベッド温度を5度刻みで調整するよう提案しており、密着はすでに十分なのに底が広がる場合には、この助言は下げる方向にも通用します。

初期層の速度も重要です。Simplify3Dは、密着を高めるために30〜50パーセント下げることを勧めており、遅くてきれいな初期層はより均一でもあるため、潰れが一様になり、補正しやすくなります。ビルド面はイソプロピルアルコールで清潔に保ってください。油分のあるプレートでは、造形物を貼り付けるためにノズルをもっと近づけたくなり、それがエレファントフットを悪化させます。

最後に、ぴったり組み合わせる必要があるパーツには、最も確実な対処がモデルファイルの中にあります。底の縁に小さな面取りをモデリングしておけば、プリンターの設定に一切触れずに盛り上がりを吸収でき、どのスライサーでもどのプリンターでも機能します。繰り返し造形する機械部品には、この方法が最も長続きします。

出典と限界

• Prusa Knowledge Base — エレファントフット補正
• Prusa Knowledge Base — 初期層キャリブレーション（i3）
• Simplify3D — 完璧な初期層のための5つの簡単な手順

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。