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1.75mm vs 3mmフィラメント:メリット・デメリットと選び方

はじめに

3Dプリントを始めたばかりの方は、フィラメントに2つの標準径(1.75mmと3mm)があることを知らないかもしれません。10年前に自作機を組んだ人から中古購入した場合、当時主流だった3mm機かもしれません。いずれにせよ、両規格が市場に存在し、それぞれの長短を知ることはプリンタ選定に不可欠です。

現在の標準は1.75mmですが、多くのメーカーが3mmも継続生産しています。どちらが優れるか意見は分かれますが、自分で学んで判断すべきです。

深掘りしたくない方へ:1.75mm対応プリンタを買うのが無難です。3mmノズルが必須の特殊用途でない限り、常に1.75mmを推奨します。市場標準は明確で、専門家の中には「3mmフィラメント入手が年々困難・高騰する」と指摘する声もあります。

主要なメリット・デメリットを比較表にまとめました。

1.75mmフィラメント3mmフィラメント
造形速度(速い)◎○
必要電力(少ない)◎○
コンポーネント重量(軽い)◎○
市場入手性(高い)◎○
寸法公差要求(厳しい)○◎
絡まりにくさ○◎
曲がりにくさ○◎
吸湿しにくさ○◎
押出フロー(高い)○◎
ボウデンシステム相性○◎
市場価格(安い)◎○
液漏れ(オージング)の少なさ◎○
造形精度(高い)◎○

3Dプリントで最も普及しているフィラメント径は?

断然1.75mmです。この径を使うユーザー割合は日々増加し、細径有利の趨勢は強まるばかり。事実上すべての家庭用3Dプリンタメーカーが1.75mm専用機を販売しています。

トラブル時(ハード/ファーム/ソフト問わず)、ウェブフォーラム(当サイト含む)で解決策が見つかるのは1.75mm機の場合です。3mm機だと情報が極めて少なく、古い情報しか得られません。

また、業界の改良・イノベーションはほぼ1.75mm機前提で進められています。

1.75mmフィラメントのメリット・デメリット

メリット

市場がホビスト/デスクトップ3Dプリンタ市場の標準としてこの径を選んだ理由があります。

造形速度が速い

造形にはフィラメント溶融が不可欠。ヒートブロックで発生した熱がノズル・バレルを伝導しフィラメントへ伝わります。熱がフィラメント外周から中心繊維へ伝わる速度は、プラスチック種類と形状に依存します。太いフィラメントほど中心まで熱が届くのに時間がかかります。

溶融時間が短いため、ノズル通過フロー率を高められ、造形速度向上に直結します。

必要電力が少ない

断面積を比較すると、3mmフィラメントの面積は1.75mmの約3倍。ノズル内圧力もそれに比例して高まります。この圧力を生み出すには押出機が十分な力を発生させねばならず、ステッピングモータがステップアウト(脱調)するリスクがあります。

1.75mmなら必要推力が小さく、小型・低トルクモータでも安定動作します。

押出機の小型・軽量化

初期メーカーは3mm対応で大トルクモータを採用しましたが、押出システムの重量・体積増大を招きました。ダイレクト押出機ではこの追加質量が過大な慣性を生み、不要な振動を造形物に伝達し、酷いブレ(ウォブル)を生じさせます。

1.75mmならギア減速なし、低トルク(小型)ステッピングモータで押出可能です。

市場入手性が高い

1.75mmが新標準となったため、どのフィラメントショップでも在庫が豊富。カラー・材質バリエーションも豊かで、多くのメーカーは3mmスプールを生産していません。リセラーもPLA中心に1.75mm在庫を厚くしています。

デメリット

選択理由は多々ありますが、デメリットも存在します。

寸法公差が厳しい(許容誤差の割合が大きい)

「1.75mm」は公称値で、実寸には許容差があります。部分的に薄い/厚い箇所があり、断面が真円でなく楕円でも許容されます。メーカー品質は向上していますが、100%完璧なフィラメントは存在しません。

±0.1mmのバラツキは、1.75mmでは3mmより大きな相対誤差率になります。安価フィラメントでは過大径でジャム、過小径でアンダーエクストルージョンを招きます。

ただしメーカー各社は公差管理を向上させています。極めて優秀なのはPrusamentで、各スプールにQRコードが付き、個体ごとの品質データが確認可能。髪の毛一本分の公差内に収まっています。

1.75mm vs 3mmフィラメント:メリット・デメリットと選び方

絡まりやすい

1.75mmは細く軽いため、取り扱い時に遊び端を離すと自己絡合しやすい。「結び目」は見落としやすく、気づかずプリント開始→途中でロック→プリント失敗・プリンタ破損リスク。

曲がりやすい

フレキシブルフィラメント(TPU等)使用時、1.75mmは3mmより問題になりやすい。ノズル付近でフィラメント軸方向張力が高まり、押出機とバレル間のフリー区間で屈曲(バックリング)しやすい。ボウデンタイプではさらに顕著。

3mmフィラメントのメリット・デメリット

メリット

ここまで見ると1.75mm優位に見えますが、太径にも利点があります。

吸湿しにくい

直感に反しますが、太径の方が湿気の影響を受けにくい。表面積/体積比が小さく、表面が先に飽和することで内部を保護するためです。

大流量押出が可能

大径ノズルと組み合わせると、3mmフィラメントは極めて高フローで押出可能。適切なパラメータで大型造形物の高速化が図れます。2mmノズル使用例の動画を参照。

1.75mmでは不可能です。径がノズル径未満なら圧縮されず素通りし、精度が大幅に失われます。

ボウデンシステムに適する

ボウデン方式の弱点はフィラメントが経路で曲がり/圧縮しやすいこと。太径ならこれが起きにくい。

デメリット

人気薄の規格には理由があります。単なる不運ではなく、市場がこの径をほぼ見捨てた理由は以下の通り。

総じて高価

3mm製造コストが高い。本質的特性ではなく、1.75mm生産量増大による規模の経済効果によるものです。

オージング(液漏れ)が多い

ホットエンド内溶融体積が大きいため、プリント開始時のノズルチップからの垂れが多い。適切なリトラクション速度/距離設定も難しい。大径ノズル(0.8mm等)使用経験者なら似た現象を知っているはず。

寸法精度が劣る

ノズル径で決まるが、0.1mmノズルを3mm押出システムで使うのは非現実的(ホットエンド内圧力が高すぎ、減速ギア付き押出機でも対応困難)。必然的に太いノズルを使うことになり、精度低下の実質的原因となります。

なぜ2つの径規格が存在するのか?

数年前、3Dプリントは大学・研究機関の技術でした。投入材料選定時、3mmを選んだのは「既に入手可能だったから」。3mmスプールは他技術(射出成形等)で作ったABS部品の溶接用として存在し、初期設計者は既存材料に機械を合わせました。

RepRapプロジェクト誕生以降、多くのメーカー/メイカーが「細径なら押出性能を最適化しつつコンポーネント小型化可能」に気づき、1.75mmが標準になりました。現在も多くのフィラメントメーカーは両サイズを供給し続けています。

1.75mm機で3mmフィラメントは使えるか?

誤購入ならまず返品交渉を。拒否なら3mmユーザーへ転売。しかし知りたいのは「自分の1.75mm機で3mmスプールを使えるか」でしょう。

3mmフィラメントは1.75mm押出機の穴に物理的に入りません。入る謎プリンタでも使うべきではありません。機械全体が1.75mm前提で設計されているため、コンポーネント永久破損リスクが高いです。

3mm径フィラメントの実測値は2.85mm?

ノギスで測ると「3mm」フィラメントは約2.85mmです。PTFEチューブ内径が3mm(公称)のため、干渉で詰まるのを防ぐためです。3mm機ユーザーはメーカーデータシートで正確な値を確認し、スライサーに設定すべきです。スライサーのフィラメント径設定変更はフロー率変更と等価です。

3mm機を1.75mm対応に改造できるか?

可能です。想像より簡単。押出システム(押出機〜ホットエンド)のコンポーネントを交換するだけです。

Thomas Sanladerer氏のステップバイステップ動画(英語)が参考になります。

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