大型3Dプリンタにおける押出速度が印刷品質に与える影響

大型フォーマットの機械で一貫した高品質な印刷を行うためには、Z軸が正確にキャリブレーションされ、完全にバランスが取れていることが鍵となります。Z軸の調整が適切でないと、最初の層が一貫しない、層のラインが目立つ、接着がぎりぎりの状態になる、位置がずれる、最悪の場合印刷全体が失敗に終わるなどの連鎖反応を引き起こします。このような機械は巨大であるため、わずかなキャリブレーションのずれでさえも、Z軸の調整精度に重大な影響を与えるため、正確な調整は選択肢ではなく必須です。では、どのように完璧に調整するのか、その方法を以下に示します：

なぜ大型フォーマットにおいてZ軸のキャリブレーションが重要なのか：

拡大された誤差：高さのある造形体では、数ミリの傾きや摩擦が大きな問題になります。

構造的なストレス：広いフレームは熱の影響でたわみや膨張を起こしやすく、アラインメントに影響を与えます。

ベッドの平面性の課題：巨大な造形プラットフォームが実際に運動系と直角に設置されていることを確認する必要があります。

デュアル／マルチモーターシステム：これらは大型プリンターの一部に使用されており、危険な絡まりを防ぐために完全に同期している必要があります。

必須工具：

精密角定規（または正確な直角ブロック）、または

高品質のフィーラーゲージ（0.05mm、0.10mm、0.20mmが推奨）

ダイヤルインジケーター、磁石ベース（精度を確認するために強く推奨）

信頼性のある水準器（最初のフレームのレイアウト時のみ使用）

お持ちの機械に必要なスパナと六角レンチ

段階的なキャリブレーションガイド：

1. 基盤から：フレーム＆ガントリーの直角精度：

• 機械の電源をOFFにしてください。確実に頑丈で平らな面の上に置くようにしてください（水準器は初期の安定性を得るために使用するだけです）。

• フレームの垂直部材がベースに対して垂直であることを、マシン用の角定規を使って左右両側、前／後ろ方向についても注意深く確認してください。すべてのフレーム接続部分を締め付けてください。

• ギャントリースタイルの機械では、X軸ギャントリーが前面および背面の垂直Z軸レールに対して直角になっていることを確認してください。製造元の指示に従って調整してください（通常、カップリングまたはモーターマウントを緩める必要があります）。

2. Zロッドの垂直アラインメント：

• 金物定規を各Z軸ネジ軸またはロッドに押し付けた状態で保持します。全体の長さにおける実際の垂直度、特に上部および下部を確認してください。明らかな湾曲や傾きがある場合は修正が必要です。

• ロッドの上部および／または下部マウントを軽く揺さぶってください。かるく叩いたり操作して、ロッドが金物定規に対して完全に垂直になるようにしてください。新たなストレスを発生させないように注意しながら、マウントを再び慎重に締め直してください。

3. デュアル／複数Zモーターの同期（該当する場合）：

• 手動方法（注意が必要）：モーターを切り離し、（可能であれば）電源をオフにします。両方のZ軸結合部を手で同時に同じ方向に回して、ガントリを上昇または対称的に下降させます。ガントリとフレーム上の基準点と正方形を比較し、移動中にベースと平行を保っていることを確認してください。

• ソフトウェア補助方法（推奨）：大形プリンタ用ファームウェアを搭載したマシンの多くには、Z軸アラインメント手順があります。この方法では、それぞれのモーターを個別に軽く駆動しながら、電流値またはストール検出を追跡し、ガントリをフレームに沿って自動的に水平にします。ファームウェアの指示には十分注意して従ってください。

4. 垂直性の確保：Z軸対ビルドプレート：

• Z軸原点復帰

• 方法1（フィーラーゲージと直定規を使用）：機械用直定規を清掃したベッドプレートに対して垂直に置きます。一方のアームがプレートに届き、もう一方のアームがZ軸の最も近いロッド／レールと同じ方向になるように配置します。直定規とZ軸部品の間の2点および4点に適切なフィーラーゲージを挿入します。わずかな隙間でもある場合は、ベッドプレートまたはガントリーマウントの該当する側が傾いていることを示します。プレート上の複数箇所でこの作業を繰り返します。

• 方法2（ダイヤルインジケータ - ゴールドスタンダード）：ダイヤルインジケータのベースをプリントヘッドまたはツールマウントに取り付け（永久固定）、フレーム上の固定された垂直基準面（ビルドプレート以外）にインジケータの先端を当てます。Z軸を非常にゆっくりと上下に動かし、その移動範囲の大部分（例：200mm）をカバーします。ダイヤル表示のずれは非常に小さくなければなりません（移動範囲内で0.05mm未満が望ましい）。大きなずれがある場合、Z軸の動作が垂直でないことを意味し、フレームまたはロッドの調整が必要です。他の重要な基準点についても同様に繰り返します。

5. ビルドプレートのレベル調整（トラミング）の微調整：

• 特に重要なことに、このプロセスによりZ軸の動作がすでにフレームに対して垂直になるように調整されます。

• ベッドとホットエンドの加熱を止め、通常の印刷温度まで冷却します。大型のベッドでは熱膨張が重要です。

• Z軸原点復帰

• ステッピングモーターのオン／オフ

• 手動でプリントヘッドをベッドの各コーナーおよび中央に移動させます。

• 各ポイントでノズルとベッドの間に厚薄ゲージを挿入してください。各ベッドのコーナースクリューを調整して、どの位置でもゲージに同じ程度のわずかな抵抗を感じるように微調整を行ってください。コーナーの調整が他のコーナーに影響を与えるため、この作業を数回繰り返します。中心点の確認を行うことで、ベッド自体に反りがあるかどうかを確認できます。

6. 最終確認とテスト印刷：

機械の新しい設置場所を見つけます。

ベッドの大部分を覆う薄い長方形などを使って、大きな単層印刷テストを行ってください。最初の層の押出状況を確認します：

均一な圧縮：ベッド全体を通してラインの幅と高さが一定であること。

密着性：全面にわたって均一に密着し、十分な厚みがあること。

ノズルがベッド上で削るように動いていないこと。

隙間なし：ライン同士が隙間なくなじんでいること。

テスト印刷の結果に基づいてベッドのレベリングを微調整します。

メンテナンスが重要：

より大型のプリンターは、よりストレスがかかるため、Z軸アラインメントを定期的に確認することが重要です。ドリフトは振動、温度変化、摩耗によって引き起こされるため、重要な大型印刷の前に予防保全プロセスで確認する項目としてこれらのチェックを組み込むとよいでしょう。

結論:

大型フォーマットでの3Dプリントの成功は、Z軸の正確なアラインメントに依存します。より大規模に実施する際には、構造の直角度、直角方向の動作確認、そしてベッドの丁寧なレベル調整という基本的な原理に従う必要があります。このキャリブレーションに時間をかけることでプリント失敗の大きな原因を取り除き、機械の真のポテンシャルを引き出し、美しく信頼性のある大型部品を印刷することが可能になります。決してZ軸の不具合にあなたの可能性を制限させてはいけません！