3Dプリンターで細部が造形されない:消える理由と残す方法

ノズルが形状サイズの下限を決める

FDM方式のプリンターは、ノズル径と結び付いた幅のプラスチックのビードで各層を描きます。Simplify3Dのトラブルシューティングのドキュメントによると、ほとんどの3Dプリンターにはノズルサイズが固定されており、それがXY方向のパーツの解像度を決めます。よく使われるのは0.4 mmと0.5 mmです。そのビードより細い形状は単純に描けません。表現できるほど細い線が存在しないため、スライサーはそれを省略します。

Simplify3Dは具体例を挙げています。0.4 mmのノズル向けにスライスした厚さ0.2 mmの壁は、プレビューにまったく表示されません。ソフトウェアが故障しているわけではありません。1本分の押し出しを保持するには狭すぎる領域は省略される、というルールに従っているだけです。その結果、モデルが細部を約束していた場所に、隙間、つぶれた尾根状のもの、読めない文字を持つパーツがベッドから外れてきます。

この制限は水平方向にのみ当てはまります。垂直方向の解像度は積層ピッチで決まり、ノズル径よりはるかに細かくできます。そのため、パーツの上面に刻まれた文字は、側面の壁に浮き出した文字よりもくっきり見えることがよくあります。前者は薄い層に、後者は細いビードに依存するからです。

プリンターを疑う前にスライサーのプレビューを確認する

まず、スライサーで積層ごとのプレビューを開き、欠けている形状を探してください。そこにない場合、プリンターに責任はありません。ファイルはその形状なしでスライスされているため、温度を変えたりベッドを再レベリングしたりしても戻りません。対処は、薄壁の設定、ノズルの選択、またはモデル自体にあります。

プレビューには細部が表示されているのに、造形するとぼやけたり、溶けたり、壊れたりする場合は、物理的な要因が原因です。熱で垂れる細い尖塔、2点の間に引きずられた糸、細い溝を埋める過剰押し出しは、いずれも速度、冷却、フローが関係しています。外周同士の隙間といった関連する症状は、薄い壁と床の角の隙間のガイドで扱っています。

スケーリングにも注意してください。スライサーでミニチュアを縮小すると、すべての細部も一緒に縮小され、実寸ではノズルのしきい値を超えていた形状もそれを下回ります。モデルを元のスケールに戻し、プレビューで細部が復活するか確認してください。数秒で診断を裏付けられる、費用のかからないテストです。

スライサーでシングルエクストルージョンウォールをオンにする

Simplify3Dのドキュメントによると、このソフトウェアには、非常に薄い壁や外側の細かな形状向けに作られた特別なモードがあります。有効にするには、Edit Process Settingsを開き、Advancedタブで「External Thin Wall Type」を「Allow single extrusion walls」に変更します。保存すると、プレビューでは、それらの薄い形状が省略されずに単一の押し出しラインとして再構築されて表示されます。

1本のビードは複数のパイメーターで作る壁より強度が劣りますが、穴が空くよりはましです。文字、装飾的なエッジ、荷重のかからない仕切りには有効です。機能部品の場合は、モデルに壁厚を適切に設計することの代わりにはなりません。

ほかの主要なスライサーにも、同様の薄壁検出やギャップフィルのオプションがありますが、名称はプログラムごとに異なります。PrusaSlicerやOrcaSlicerを使っている場合は、造形設定でそれらの機能を探し、プレビューを再確認してください。原則は変わりません。プレビューに表示されているものが造形され、表示されていないものは造形されません。

モデルを編集できない場合は、より細いノズルを取り付ける

ファイルを修正できるとは限りません。リポジトリからダウンロードしたモデルや他の人が設計したモデルを、CADに戻すのは困難です。そのような場合のSimplify3Dの推奨は、先端が小さい2本目のノズルを用意することです。多くのプリンターではノズルの先端が取り外せるため、交換は簡単です。ドキュメントでは、パーツごとに選べるよう、0.5 mmのノズルと並べて0.3 mmのノズルを用意しているユーザーが紹介されています。

細いノズルはより細い線を積層でき、標準ノズルでは無視されていた細部を再現できます。引き換えに時間がかかります。各層で必要なパス数が増えるため造形時間が長くなり、口径が小さい分、充填材入りやほこりの付いたフィラメントには弱くなります。新しい径用のスライサープロファイルを別途作成してください。そうしないと、スライサーは以前のノズル向けにスライスし続けるため、効果が得られません。

Simplify3Dは、正確な取り付け手順についてはプリンターのメーカーに問い合わせるよう助言しており、この助言は重要です。正しく締められていないノズルは、ヒーターブロックの周りから溶けたプラスチックが漏れる原因になります。3Dプリンターのノズルのガイドでは、選べる径と素材を紹介しています。

速度を落として冷却する:熱は鋭い形状を丸めてしまう

プレビューには形状があるのに、丸まったり垂れたりして造形される場合、原因は通常、熱にあります。スパイク、柱、ボタンのような小さな要素には、固まる時間がないまま、層ごとに熱いプラスチックが供給され続けます。形状は軟化して広がり、モデルにあったくっきりしたエッジはぼやけてしまいます。

外周や小さな領域の速度を下げ、冷却に耐える素材ではパーツ冷却を強めに効かせ、スライサーに機能があれば最小積層時間を設定してください。ホットエンドをフィラメントメーカーの推奨範囲の下限寄りで運用すると、細部も早く固まります。作業は順序立てて進め、一度に1つの設定だけを変えて結果を比較してください。

フローも確認してください。わずかな過剰押し出しは広い面では目立ちませんが、細い溝を埋めたり、隣り合う2つの歯をくっつけたりします。一方、2点の間に引きずられた細い糸状のものはリトラクションが原因です。非常に小さなパーツでは、複数個を同時に造形すると、ノズルが戻るまでの間に各層が冷える時間を確保できます。

モデルを修正する:厚くする、向きを変える、分割する

最も確実な対処は、Simplify3Dがまさに推奨しているとおり、すべての形状がノズル径より大きくなるようにパーツを設計し直すことです。つまり、元のCADファイルに戻って、文字を太くし、リブを広げ、穴を大きくします。その後、モデルをスライサーに再インポートし、プレビューが意図した形状を再現していることを確認してください。

向きは厚みと同じくらい重要です。サポート材の上に載った細かな形状は、きれいに造形できません。Prusa Knowledge Baseによると、サポート材の上の面はブリッジとして扱われ、サポート材とパーツの間に設けられた小さな隙間が仕上がりを悪化させます。Prusaは、まずオブジェクトを回転させてサポート材を不要にすることを勧めています。それが不可能な場合は、インターフェース層を3~4層に増やし、接触距離を調整してください。

Prusaは、モデルを2つのパーツに分割し、平らな状態で造形して接着できるCutツールも挙げています。繊細な細部が上面に来るため、解像度が最も高くなります。微細なディテールで覆われたミニチュアについては、設定だけの問題にとどまりません。FDMと光造形の比較のガイドでは、光造形3Dプリンターが現実的な選択肢になる場面を説明しています。

出典と限界

• Simplify3D — 小さな形状が造形されない
• Prusa Knowledge Base — サポート材の上の表面の仕上がりが悪い

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。