3Dプリントの分野は、以前とは全く違っていますが、ほとんどは良い方向に向かっています。 今では、デスクトップSLAプリンタ、よりスマートな機能を備えた3Dプリンタ、そして派手なフィラメントオプションがあります。
これからABSを使ったプリントを始めようとしている方に注意していただきたいのですが、ABSは最も扱いが難しいフィラメント素材の一つとして知られています。 この記事では、ABSを使って印刷する際の最大の課題の1つである「ベッドの温度」についてご紹介します。 ABSを使った印刷では、なぜベッドの温度が重要なのでしょうか？
ABSとは
ABSとは、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレンの略で、3つの異なるモノマーから構成されるターポリマーです。 これらのモノマーはそれぞれ、ABSの物理的および化学的特性に貢献しています。 アクリロニトリルは化学的・熱的安定性を、ブタジエンは強靭さと衝撃強度を、スチレンは滑らかで光沢のある最終製品を提供します。
ABSは1950年代に一般的な合成ゴムの改良版として開発されましたが、その後エンジニアリングポリマーとして幅広い産業分野で使用されるようになりました。
ABSは、1950年代に合成ゴムを改良したものとして開発されましたが、その後エンジニアリングポリマーとして幅広い産業分野で使用されるようになりました。
一般的には、レゴブロックの材料として知られています。 ABS製品は、硬度、耐電性、耐薬品性、光沢などの特性から、さまざまな用途で高い評価を得ている。
なぜABSは3Dプリント用フィラメントとして人気があるのか
ABSはPLAと並んで、3Dプリントの分野で最も人気のある2つのフィラメントの1つです。 この人気の秘密は、価格にあります。 ABSは3Dプリント用フィラメントの中で最も安価な製品の一つです。
ABSは、耐久性、強度、寿命、耐薬品性、耐熱性に優れたオブジェクトを作成する必要がある3Dプリントの専門家にとって、最適な素材です。 他のフィラメントは、ABSよりも優れた性能を発揮できる部分もありますが、一般的に高価です。 ABSは非常に人気があるため、ABSを使った印刷に関するハウツーガイドやビデオが非常によく見られます。 また、3Dプリンターや3Dプリンティングアクセサリーのメーカーも、ABSでのプリントを容易にする機能を導入しています。
ABSを使うもう一つの利点は、アセトンに簡単に溶けるということです。
ABSのもう一つの利点は、アセトンに溶けやすいということです。 これは、完成したプリントを、アセトン蒸気で満たされた密閉容器の中に入れることで行われます。 これにより、プリントの外側にある非常に薄いABS樹脂の層が溶けて、粗いエッジがすべて取り除かれます。 数時間かけてゆっくりとアセトンを溶かしていくと、ABSプリントは完璧で一貫した滑らかな仕上がりになります。
受動的な方法であるアセトン蒸気浴を使った仕上げは、最も簡単なスムージング方法の1つであり、素晴らしい結果が得られます。
Why will be need a heated printing bed when working with ABS?
ABSの特徴として、ガラス転移温度が高いことが挙げられます。 これは、ホットエンドノズルの温度を220～250℃に設定する必要があることを意味し、PLAなどの他の3Dプリント用フィラメントよりもはるかに高い温度になります。
残念ながら、ABSの高い印刷温度は、印刷プロセスにいくつかの複雑な問題をもたらします。 最初の、そしてより重要な問題は、反りです。 反りとは、プラスチック素材が冷却される際に生じる収縮の結果です。
押し出されたフィラメントがホットエンドノズルから出てビルドプラットフォームに敷かれた後の急な冷却曲線により、プリントの特定のエリアに熱応力が蓄積されます。 反りは、すべてのストレスが蓄積される傾向にあるエッジと最下層で最も顕著に現れます。
反りの問題を解決するために、3Dプリンタが考え出した主な解決策は、加熱されたベッドを使用することです。 加熱式のベッドは、アルミニウムやホウケイ酸ガラスでできており、底面には発熱体が設置されています。
加熱されたベッドは、プリントの第1層を高い温度に保つことで機能します。
ヒートベッドは、プリントの第1層を高温に保つことで、第1層のプリントベッドへの密着性を高めるとともに、プリントが冷える際の熱応力を軽減する効果があります。 印刷が進むにつれて、プリントベッドから遠い層は、その熱の影響を受けにくくなる。
加熱式プリントベッドは、より高い印刷温度を必要とし、ABSよりもさらに反りやすい高温のフィラメントの印刷でも、常に良い結果をもたらしてきました。 今では、高品質の加熱式プリントベッドは、3Dプリントのプロが持つべきアクセサリーの中でも、かなりの定番となっています。
加熱式プリントベッドにはどのような設定をすればいいですか？
ABSでプリントする際の推奨ベッド温度は110℃です。 これは、ガラス転移温度よりもわずかに高い温度で、フィラメント素材の柔らかさと柔軟性を保ちつつ、しっかりとした固さを得ることができます。
その他の考慮事項
残念ながら、ABSを使った印刷の複雑さはそれだけではありません。 適切な温度に設定された加熱されたプリント ベッドを使用するだけでは、最初のレイヤーが問題なくプリントされることは保証されません。
プリントベッドを水平にする
経験豊富な3Dプリントのプロは、優れたファーストレイヤーの価値を知っています。 最初のレイヤーを正しく作成できなければ、プリントを破棄して最初からやり直した方がよいでしょう。 ABSの場合、プリントベッドが完全に水平になっていないと、隙間ができたり、層が不均一になったり、ベッドの接着力が低下したりします。
最近の3Dプリンタのほとんどは、自動または半自動のベッドレベリング機能を備えています。
最近の3Dプリンタは、ほとんどが自動または半自動のベッドレベル調整機能を備えています。
手動で水平を取る場合、必要なのはインデックスカードや厚紙1枚だけですが、これは簡単にできます。 まず、ノズルの高さをホームポジションまたはゼロポジションに設定します。 そして、ノズルとプリントベッドの間に厚紙がわずかな抵抗で入るかどうかを確認しながら、ノズルをプリントベッドの周りに「ジョグ」する必要があります。
お使いのプリンターによっては、ベッドに3本または4本のネジがある場合がありますが、それらを使ってベッドの高さを調整します。
お使いのプリンターによっては、ベッドの調整ネジが3本または4本ある場合があります。 そのため、何度もベッドを回って調整しなければならないこともあります。 しかし、それだけの価値があるので、我慢してください。
良い接着剤を使用する
ABS を部分的に溶かした状態にしておくだけでは、プリントの第一層をプリント ベッドに接着しておくのに十分でないことがよくあります。 より確実な結果を得るためには、加熱されたプリントベッドを接着剤で補強する必要があります。
貴重なフィラメントを溶かすのはもったいないということであれば、ほぼ同等の性能を持つ代替品としてカプトンテープがあります。 カプトンテープは粘着テープとしては少々高価ですが、高温下でも効果を維持します。 また、カプトンテープを使用しているユーザーの中には、アルミ温熱プリントベッドを使用している場合に、カプトンテープを使用した方が良い結果が得られるという報告もある。 カプトンテープの利点は、プリント終了後にプリントベッドからプリントを取り外すのが非常に簡単になることだ。
エクストルーダーを正しい高さにセットする
プリントベッドを水平にしたり、接着剤を塗ったりしても、エクストルーダーを適切な高さにセットしなければ、すべてが無駄になってしまいます。 セットアップにもよりますが、完璧なZオフセットを得るには、少し試行錯誤が必要かもしれません。 参考までに、最初のノズルの高さは、第1層の変形を引き起こすような低すぎるものではなく、ビルドプラットフォームに到達する前にフィラメントが冷えてしまうような高すぎるものでもありません。
ノズルの高さが正しいかどうかは、どうやって確認するのですか？
ノズルの高さが正しいかどうかは、どのようにして知ることができますか？ これは、適切なファーストレイヤーがどのようなものであるかを確認するための絶好の機会です。
残念ながら、正しいZ-offsetを持っているかどうかを知る唯一の信頼できる方法は、最初のレイヤーを試しに印刷して、目で見て判断することです。
冷却ファンを使用しない
冷却ファンは、通常、3Dプリントにおいて、造形中のプリントの耐久性を強化する手段として役立ちます。 これは、ABSプリントの場合には当てはまりません。 ABSを使用する場合、冷却は反りを促進するために大敵です。 多くの専門家は、冷却ファンを使い始めるのは、下の層が何枚かできてからだとアドバイスしています。
私たちのアドバイスは、冷却をやめて、冷却ファンをつけずにABSプリントを終了することです。
つばやイカダを印刷する
ピラミッドのような大きな底面を持つデザインを印刷すると、反りが発生しやすくなります。 これは、冷えるときに収縮する材料の量が多くなり、プリントの角の部分で熱応力が大きくなるためです。
しかし、この解決策に頼ると、別の問題が発生します。それは、プリントベッドに接着するための第1層の材料がほとんどないことです。 この問題を解決するには、スライサーソフトウェアを使って、デザインにつばやラフトを簡単に追加することができます。
接着剤を使用しても反りの問題が発生する場合、つばやラフトを印刷することも効果的な解決策です。
最後に 考えたこと
ABS は人気があるにもかかわらず、印刷するのに最も困難なフィラメントの 1 つであることは間違いありません。 多くの潜在的な問題を抱えるABSは、初心者にとっては敷居の高い素材のように思えるかもしれません。
ABSを使いこなすことは、3Dプリントのエキスパートになるための一つのステップに過ぎません。