3Dプリンターのブリッジ不良:ブリッジがたるむ、糸を引く理由と直し方

ノズルが空中を通過するときに実際に起きること

ブリッジとは、下に何もない2つの接続点の間に造形される、1層分の区間のことです。Prusa Knowledge Baseははっきり述べています。プリンターは何もない空間にプラスチックを置き、ファンが空中でそのプラスチックを冷却して、しっかりした接続を作らなければならない、と。糸状のプラスチックが固まるまでは、重力が下へ引っ張っています。

だからこそ、スパンの長さがとても重要になります。Prusaは、最良の結果が得られるのは短い距離だけだと指摘しています。UltiMakerのFDM設計ガイドには、実用的な数値が示されています。ほとんどの基本的なフィラメントでは、最大10 mmまでの隙間を渡るブリッジにサポート材は不要です。同社は、自社の機械でアクティブ冷却とその他の最適化した設定を使い、Tough PLAで幅25 mmまでのブリッジを造形したとも付け加えています。2つ目の数値は、丁寧に調整すれば到達できる値であって、標準プロファイルで得られる値ではないと考えてください。

つまり、調整できるのは3つです。冷却、スライサーがブリッジに使う速度とフロー、そして部品がベッドに置かれる向き。

垂れ、糸引き、隙間：まず不具合を読み取る

不良ブリッジは、すべてが同じ見た目とは限らず、症状が対処法を示しています。Prusaの記事の典型例は、たるみや垂れ下がりで、ブリッジのラインがスパンを渡って下向きに弧を描きます。プラスチックが柔らかいままの時間が長すぎたか、量が多すぎてピンと張れなかったのです。Simplify3Dは、たるみや垂れ下がりに加えて3つ目の兆候を挙げています。押し出された線同士の隙間で、裏面が格子のように見えます。これらはそれぞれ異なる調整を必要とするので、一律の変更ではうまくいかないことがほとんどです。

ブリッジの下にぶら下がる緩い糸は、最初のパスが切れたか、向こう側の接続点をつかめなかったことを意味します。これを、移動中に残る細い毛のような通常の糸引きと混同しないでください。糸引きはにじみに起因し、ブリッジ設定ではなくリトラクション設定で対処します。ブリッジの糸はより太く、支えのない部分の下にだけあります。最後に、問題が特定の素材でだけ起きるなら、プリンターより先にフィラメントを疑ってください。記事の下でユーザーに返信したPrusaサポートは、カーボンファイバー入りPETGはブランドを問わずブリッジが苦手だと述べています。

冷却：垂れる前にストランドを固める

冷却を最初に扱うのは、物理に直接働きかけるからです。素早く固まる糸は、ノズルが与えた張力を保ちます。柔らかいままの糸は、自重で伸びます。Simplify3Dの指針は、ブリッジができるだけ速く冷えるように、ブリッジ用のファン速度を大きな値に設定することです。このソフトでは、この設定はBridging fan speed overrideと呼ばれ、Coolingタブにあります。ほかのスライサーにも同等の設定があります。

ソフトウェアに触れる前に、ハードウェアを確認してください。ほこりで詰まったパーツ冷却ファンや、ひび割れたり位置がずれたりしたダクトは、風を糸状のプラスチックに当てずにかすめて通してしまいます。ブリッジの出来が一方向のほうが良いかどうかも見てください。それは多くの場合、空気の流れがノズルの片側にしか届いていないことを意味します。素材にはそれぞれ限界があります。高温で造形し、強いファンを嫌うフィラメントは、調整の余地が少ないため、フィラメントメーカーが推奨する造形温度を確認してください。必要以上に高温のノズルは、プラスチックを柔らかくし、固まるまでの時間を長くします。スプールに記載された範囲内にとどめ、ブリッジが垂れるなら低めの側に寄せましょう。

速度とフロー：情報源によって意見が分かれるため、キャリブレーションする

速度と流量については、公式の指針が分かれています。フォーラムで見かけた数字をそのまま写す前に、知っておく価値があります。Prusaは、遅いブリッジ速度と低いブリッジ流量を勧めています。狙いは、フィラメントの糸をノズルの後ろに引っ張って、垂れ下がりを減らすことです。PrusaSlicerでは、Bridge flow ratioはオブジェクトの詳細設定にあり、ブリッジ速度はモデルを右クリックして追加します。どちらを表示するにも、詳細モードまたはエキスパートモードが必要です。

Simplify3Dは異なる路線を取っています。そのガイドは、ブリッジの押し出し倍率は通常100%以上にすべきだと述べています。値が低いと、表面の底を密閉しにくくなることがあるからです。速度については、ゆっくりのほうがうまくブリッジできるプリンターもあれば、素早く動くほうが良いプリンターもあると認めています。Prusaサポートも、カーボンファイバー入りPETGについて同様で、ブリッジ速度を上げて冷却を強化すると結果が部分的に改善するとしています。適切な値は、機械とフィラメントによって異なります。Prusaは、それを見つける効率的な方法を説明しています。ブリッジテストモデルをプレートに何度か置き、コピーごとに異なる流量を設定して1回造形し、最良のものを残します。速度についても、一度にひとつだけ設定を変えて繰り返します。

向き、ブリッジの角度、サポート：形状を変える

Prusaは、パーツの向きを変えることを最良の解決策と呼んでいます。形状が許すなら、ブリッジがなくなるまで回転させます。経験則は、可能な限りブリッジとサポート材を完全に避けることです。UltiMakerは、設計者に向けて関連する指摘をしており、造形の向きは、オーバーハングがどこに来るか、モデルにサポート材が必要かを決めるため、早い段階で決めるよう勧めています。FDMの機械的特性は方向によって異なるため、向きはパーツが荷重を受け持つ仕方も変えることを忘れないでください。

ブリッジを残す必要があるなら、スライサーのプレビューでその方向を確認してください。Simplify3Dは、ブリッジのラインは一方の接続点からもう一方へ走るべきで、領域がブリッジと認識されれば、ソフトウェアがこの角度を自動で計算すると説明しています。PrusaSlicerでは、詳細なインフィル設定でブリッジ角度を自分で指定できます。向きを間違えて引かれたラインは、端を支えるものがなく、ファンをどれだけ強く吹いても残る見込みはほとんどありません。長いスパンについては、残る選択肢が2つあります。Prusaは、途中に箱型のサポートエンフォーサーを置くことを提案しており、1本の長いブリッジが2本の短いブリッジになります。Simplify3Dは、調整だけでは足りないときは、本格的なサポート材が最良の品質をもたらすと指摘しています。

対策を進める順番

最も手軽な確認から最も手間のかかるものへと進め、造形ごとに設定をひとつだけ変更します。スライサーのプレビューから始めましょう。その領域は実際にブリッジとしてフラグが立っていて、そのラインは接続点から接続点へ走っているでしょうか。Simplify3Dは、支えのない領域のしきい値によって、ごく小さなブリッジが無視され、通常の設定で造形されることがあると警告しています。それから、ファンに進みます。まずハードウェア、次にスライサーです。

次は速度と流量で、前述のテストモデルの列を使います。素材ごとに決めた値は書き留めてください。PLA用に追い込んだプロファイルが、PETGにそのまま通用するとは限らないからです。それでもブリッジが垂れるなら、おそらくスパンがプリンターとフィラメントの渡れる長さを超えています。基本的なフィラメントでサポート材なし10 mmというUltiMakerの数値は目安であって、厳密な限界ではありません。それを超える場合は、途中のサポート材か本格的なサポート材を追加するか、向きを見直してください。自分でパーツを設計するなら、最後の手段が最も効果的なことも多いです。スパンを短くするようモデルを編集するか、ブリッジを自立できる形状に置き換えるのです。UltiMakerによると、FDMパーツは45度までは自立するため、平らな天井を面取りに置き換えられる場合があります。

出典と限界

• Prusa Knowledge Base — ブリッジの失敗
• Simplify3D — ブリッジの失敗
• UltiMaker Learn — FDM 3Dプリント向けの設計

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。