ABS、ASA、PCで成功する3Dプリントのための11のヒント

PLAよりも強度があり、耐熱性に優れたパーツが必要な場合、おそらくABS、ASA、ポリカーボネートを検討するでしょう。これらのフィラメントはPLAよりも印刷が難しいです。より慎重なセットアップと忍耐が必要であり、さらにそれらの挙動を理解する必要があります。より手間はかかりますが、過酷な状況でも実際に機能するパーツを作ることができます。これらの材料で最も重要なのは、印刷環境を制御することが何よりも重要であることを覚えておくことです。

ヒント＃1：プリンターに高温対応のオールメタルホットエンドを装備する

多くの基本的な3Dプリンターは、ホットエンド内部にPTFEチューブを備えています。温度が約240°Cを超えると、このチューブは分解し始める可能性があります。これにより有害な煙が放出され、詰まりが頻繁に発生する原因となります。これは、ABS、ASA、特にPCに必要な高温で印刷しようとするときに頻繁に発生します。

これらの材料を正常に印刷するには、オールメタルホットエンドを入手する必要があります。このタイプのホットエンドは、PTFEライナーが加熱ゾーンから取り除かれているため、ABS/ASAに必要な270°Cや、ポリカーボネートがしばしば必要とする300°C以上に安全に到達できます。このアップグレードにより、温度が安定して安全に保たれ、常に一貫した結果が得られます。

ヒント＃2：エンクロージャーは必須

ABS、ASA、PCはすべて冷却時に収縮する傾向があります。この冷却が速すぎたり不均一に発生すると、プリントが反り、コーナーがベッドから浮き上がったり、層が剥離する（デラミネーションとして知られる）ことがあります。エンクロージャーはこれらの問題を防ぐ最も効果的な方法です。プリンターのベッドからの熱を閉じ込め、プリントの周囲に安定した暖かい環境を作り出します。これにより冷却プロセスが遅くなり、内部応力が軽減されます。なぜ3Dプリンターエンクロージャーを使用するのかの根本的な理由を理解することは、これらの安定した印刷条件を達成する上でのその重要な役割をさらに明確にします。

• ABS/ASAの場合：購入したものか、自作（アクリル板などの材料から）かを問わず、単純なボックスで通常十分です。ほとんどの反りや割れを防ぐのに十分な熱を閉じ込めます。
• ポリカーボネート（PC）の場合：PCはより高温で制御された環境から大きな恩恵を受けます。特に大きなパーツの場合、最良の結果を得るには、50〜70°Cの一定温度を維持できるアクティブ加熱チャンバーが理想的です。これにより、パーツが優れた機械的特性を持ち、反りが最小限に抑えられます。

ヒント＃3：適切なベッド面を選択し、高温に保つ

優れたファーストレイヤー接着は非常に重要です。これらの高度な材料は、モデルのベースが速く冷えすぎて収縮し、剥離するのを防ぐために高温のプリントベッドを必要とします。

• ベッド温度は通常、ABSおよびASAで100〜110°Cです。
• ポリカーボネートは通常、さらに高いベッド温度を必要とし、多くの場合110〜130°Cです。

ビルド面のタイプも重要です。一部の人は接着剤とともにガラスを使用しますが、他の表面はより信頼性の高い接着を提供できます。

• PEI（ポリエーテルイミド）シート：PEIシートは人気のある選択肢で、平滑またはテクスチャード仕上げが利用可能です。高温時には優れた接着を提供し、冷却後にはパーツが簡単に剥がれることがよくあります。
• ガロライト（G-10）シート：これらは優れた接着性と耐久性を提供し、エンジニアリンググレードのフィラメントに適しています。

ヒント＃4：フィラメントを完全に乾燥した状態に保つ

多くの高性能フィラメントは吸湿性があり、空気中の水分を吸収します。ポリカーボネートは特にこの影響を受けやすく、ABSやASAも影響を受けます。フィラメントが「湿っている」と、水分がホットエンドで蒸気に変わり、押し出されたプラスチックに気泡が生じます。これにより、弱く脆いプリントになり、表面仕上げが悪化し、ストリングが増加し、印刷品質が損なわれます。

印刷前にフィラメントを乾燥させることが重要です。専用のフィラメントドライヤーは価値のある投資です。

• 乾燥ガイドライン：通常、ABS/ASAは約65°C、PCは70〜80°Cで少なくとも4〜6時間乾燥させます。
• ベストプラクティス：PCのような非常に敏感な材料の場合、フィラメントドライヤーから直接印刷することで、印刷プロセス全体を通じて乾燥した状態を保つことができます。

ヒント＃5：ブリムとラフトで反りを抑える

エンクロージャーと加熱ベッドによる制御された環境でも、鋭いコーナーやベッドとの接触面積が小さいパーツは浮き上がることがあります。ブリムやラフトなどのスライサー設定が役立ちます。

• ブリム：ブリムはモデルのベースの周囲に数本のフィラメントラインを追加し、ベッドとの接触面積を増やします。これにより端を固定するのに役立ちます。ほとんどのパーツには10〜20ラインのブリムが良い出発点です。
• ラフト：長くて薄いオブジェクトなど、反りが発生しやすいパーツには、ラフトがより堅牢な解決策を提供します。ラフトは最初に印刷される厚いフィラメントのベースであり、その上にモデルが印刷されます。これによりモデルに安定した基盤が提供されます。

ヒント＃6：温度タワーを使用して設定を調整する

フィラメントメーカーは推奨温度範囲を提供していますが、最適な温度はブランドや色によって異なる場合があります。温度タワーモデルを印刷すると、新しいスプールごとに最適な押出し温度を見つけるのに役立ちます。このモデルは異なる温度でセクションを印刷し、層間接着、表面品質、ストリングを確認できます。一般的に、クリーンな表面で強力なパーツが得られる最高温度を探しています。

開始範囲：ABS/ASAの場合は、240〜260°Cの範囲を試してください。ポリカーボネートの場合は、270〜310°Cから始めてください。

ヒント＃7：冷却ファンをマスターする（ヒント：オフにする）

PLAを印刷するときは、パーツ冷却ファンがいかに重要かを知っています。一方、ABS、ASA、PCでは、パーツ冷却ファンがしばしば問題を引き起こす可能性があります。ファンによる急速な冷却は特定の領域で温度低下を引き起こし、層の分離やパーツの弱体化を引き起こす可能性があります。

これらの材料のほとんどを印刷する場合、パーツ冷却ファンをプリント全体で0％に設定してください。ヒント＃2で説明したようにエンクロージャーをセットアップし、ゆっくりと均一に冷却させることで、強力な層間結合が促進されます。このルールは、巨大なオーバーハングや非常に短いレイヤー時間を持つモデルに対しては主に破られます。これらは迅速に硬化するための追加の支援が必要です。場合によっては、非常に遅いファン速度（10〜25％）が使用されますが、使用しない方が良いです。

ヒント＃8：より良い層間接着のために速度を落とす

ほとんどの場合、人々はより速い印刷を望みますが、これらのエンジニアリング製品については、印刷品質と強度がより重要です。30〜60 mm/sの印刷速度では、各層が適切に溶けて下の層と結合するためのより多くの時間があります。これにより、層間の結合が強くなり、パーツ全体の強度が向上します。

ヒント＃9：ゆっくりと冷却させる

プリントが終了したらすぐに取り外したくなるかもしれませんが、これにより反りが発生する可能性があります。高温のパーツが突然冷たい室内空気にさらされると、熱衝撃を受ける可能性があります。プリント終了後、プリンターのヒーターをオフにしますが、エンクロージャーは閉じたままにしてください。パーツとベッドが徐々に室温まで冷却されるのを許可します。パーツは冷却中に自然に剥がれることがよくあります。

ヒント＃10：煙に責任を持って対処する

安全性は重要です。ABSおよびASAを印刷するときは、スチレン（VOC）が放出され、強い臭気があり、刺激を与える可能性があります。

• 最良のオプション：ファンとダクトを使用して、プリンターエンクロージャーからの煙を直接屋外に排出します。
• 良い代替案：エンクロージャー内で活性炭とHEPAフィルター（BentoBoxまたは類似の設計など）を使用して空気をろ過します。
• 最低限：部屋に非常に良い換気があることを確認します。

ヒント＃11：最大強度のために印刷後のアニーリングを検討する

最大の強度と耐熱性が必要なパーツには、アニーリングが有益です。この熱処理プロセスは、印刷中に発生した内部応力を緩和するのに役立ちます。パーツをアニールするには、砂のベッド（サポートし、たるみを防ぐため）の上に置き、対流オーブンでガラス転移温度直前まで約1時間加熱します。その後、オーブン内でゆっくりと冷却させます。これにより、パーツの機械的特性が大幅に向上する可能性があります。使用するフィラメントブランドの特定のアニーリング温度を常に調査してください。

材料固有のヒント：ニュアンスが重要

これらの一般的なヒントは3つの材料すべてに適用されますが、それぞれにわずかに異なるアプローチを必要とする独自の特性があります。

ABSの場合

これは人々が最初に試すことが多い高度な材料です。PEIシートへのベッド接着に関してはこれら3つの中で最も寛容ですが、最も顕著な臭気も発生させます。特にガラスベッドでの究極の接着のために、一部のユーザーはABSフィラメントのスクラップ片をアセトンに溶かし、薄い層をビルドプレートに塗布する「ABSスラリー」を作成します。

ASAの場合

ASAはABSの現代版と考えてください。反りがやや少なく、一般的に印刷が容易です。その主な利点は優れた耐紫外線性であり、長期間日光にさらされても脆くなったり黄変したりしないことを意味します。これにより、屋外で使用される機能部品に理想的な選択肢となります。

PCの場合

ポリカーボネートは別次元の難易度にあり、初心者には推奨されません。この材料はミスを許容しません。最も重要な唯一のルールは、フィラメントを完全に乾燥した状態に保つことです。乾燥ステップを省略しないでください。作成できる限り高温で安定した環境で印刷する必要があり、アクティブ加熱チャンバーが強く推奨されます。PEIシートが十分な接着を提供しない場合、Magigoo PCなどの専用接着剤がファーストレイヤーを固定するためにしばしば必要です。

高度なフィラメントを正常に印刷しよう！

ABS、ASA、ポリカーボネートでの印刷はPLAよりも多くのセットアップを必要としますが、その結果は努力に見合うものです。適切な機器（オールメタルホットエンド、エンクロージャー、加熱ベッド）と、フィラメント保管および環境制御への細心の注意が必要です。学習曲線はより急で安全面も重要ですが、これらの材料により、実際の応力、熱、屋外条件に対応できる機能部品を作成できます。ホビー印刷からエンジニアリンググレードの材料へのこの移行は、プリンターを実際の問題を解決するツールに変えます。