3DプリントGコードをマスター: コマンド、ファイル、ヒント

3Dプリント技術が進化し続ける中、比較的変わらずに残っている領域が一つあります：Gコードです。Gコードは、3Dプリンターに何をすべきか指示するプログラムコードです。

それはプリンターのネイティブ言語のようなものです。 最も基本的なGコードは移動と旋回用で、より複雑なものはプリンターの速度と温度を制御できます。

この記事では、Gコードとは何か、どう使われるか、最も一般的なコマンドのいくつかを見ていきます。

3DプリントGコードとは？

Gコードは、3Dプリンターの機能を指示するためのプログラミング言語です。この言語は、機械にどの動きをするか、どれくらいの速さで動くか、どの経路を辿るかを伝えます。

非常に汎用性の高い言語で、シンプルな形状から複雑な形状の作成、プリンター精度の制御にも使用できます。

3DプリントGコード基本ガイド

以下は、Gコードのプリントを理解するのに役立つ基本ガイドです。

3Dプリンター用Gコードファイルをどう作成する？

Gコードは、最も広く使用されているコンピューター数値制御（CNC）コーディング言語の一般的な名称です。3Dプリントを含む様々なアプリケーションで適用されます。

Gコードファイルは、目的の3Dオブジェクトを作成するために3Dプリンターが行うべき動きを指示します。これらの動きは通常、ステッピングモーターによって制御されます。

Gコードファイルの作成に使用できるソフトウェアプログラムは多数あります。これらの一部は3Dプリント専用に設計されており、他はCNCマシン用のより汎用的なCNCプログラミングツールです。

ほとんどの場合、CAD（コンピューター支援設計）プログラムを使用してファイルが作成され、デザイナーによってプリント対象オブジェクトの3Dモデルが作成されます。このモデルはその後、Gコードファイルとしてエクスポートされます。

Gコードファイルが作成されたら、それを3Dプリンターに送信してプリントできます。プリンターはGコードを読み取り、プリントヘッドを動かすステッピングモーターを制御するために使用します。

CADプログラムを使わずに手動で独自のGコードファイルを作成することもできます。しかし、これは一般的に3DプリンターとGコード言語に非常に精通した経験豊富なユーザーのみが行います。

Gコードファイルの読み方

3Dプリンターユーザーとして、時々Gコードファイルを開いて読む必要があるかもしれません。Gコードファイルを開くには、メモ帳++やMicrosoft Wordなどのテキストエディタを使用します。ファイルを開くと、中に含まれるプリント指示を確認できます。

理解しやすくするため、コードファイルは通常、空白文字を使って異なるGコードコマンドを区切るようにフォーマットされています。この場合、コードの各行が異なるプリント指示を表します。

読み取りを簡素化するには、Gコードビューアを使用することをお勧めします。Gコードビューアは、プリント指示をよりユーザーフレンドリーな方法で視覚化できるプログラムです。

これにより、プリンターが何を、どのように行うかを理解する方法がシンプルになります。

多くの異なるコードビューアがありますが、最も推奨されるのはCuraやSlic3rで、無料でダウンロードして使用できます。Gコードビューアをインストールしたら、表示したいファイルを開きます。

プリント指示が理解しやすい形式で表示されます。そこから、プリント前にコードに必要な調整を加えることができます。

互換性

3Dプリンターは様々なファイル形式を使用し、すべてのファイルがすべてのプリンターと互換性があるわけではありません。最も一般的なファイル形式は.stlですが、.obj、.3mf、.G-codeなどもあります。

各プリンターには固有の要件があるため、プリントを試みる前に互換性を確認することが重要です。

• .stl ファイルは一般的に使用されるファイル形式です。3D CADプログラムから作成したり、既存の3Dオブジェクトからスキャンしたりできます。STLファイルは一般的にすべてのプリンターと互換性がありますが、プリンター間で品質に差が出る場合があります。
• .obj ファイルはもう一つの一般的なファイル形式です。一般的にSTLファイルより3Dプリンターとの互換性は低いですが、一部のプリンターではプリント可能です。
• .3mf ファイルは、ますます一般的になりつつある新しいファイル形式です。.objファイルより3Dプリンターとの互換性が高いよう設計されています。
• .G-code ファイルは、オブジェクトプリントの指示を含む特定のファイルです。ほとんどのプリンターとは互換性がありませんが、一部のプリンターと互換性がある唯一のファイル形式である場合があります。

Gコードコマンドリスト（Gコードチートシート）

以下は、コーディングや3Dプリンターのトラブルシューティングに役立つ様々な多様なコマンドです。

G0とG1：移動

3Dプリンターはプリントヘッドを動かすために異なるコマンドを使用し、G0とG1は最も一般的な2つです。G0はプリントヘッドを速く動かし、G1はより遅く動かします。プリンターは通常、各コマンドのデフォルト速度を持っていますが、カスタム速度を設定することもできます。

プリント中、プリントヘッドをビルドプレートのさまざまな部分に移動させる必要がよくあります。G0とG1コマンドは両方ともこの目的で使用されます。

G0はプリントヘッドを速く動かし、通常はトラベル移動（プリントせずにポイント間を移動）に使用されます。これがプリントヘッドを動かす最速の方法で、プリント時間短縮に役立ちます。

G1はプリントヘッドをより遅く動かし、実際のプリントに通常使用されます。これによりプリンターは材料をより正確に積層し、より見栄えの良いプリントを生み出します。

G0とG1の両方でカスタム速度を設定することもできます。3Dプリンターは通常各コマンドにデフォルト速度を持っていますが、プリント品質を微調整したりプリント時間を短縮したい場合は、カスタム速度を設定できます。

カスタム速度を設定するには、M203コマンドを使用します。例えば、G0移動のカスタム速度を50mm/sに設定するには、次のコマンドを使用します：

M203 G0 F50

これはG0移動のフィードレート（F）を50mm/sに設定します。同じようにG1移動のカスタム速度も設定できます。

プリンターにコマンドを送信する際、コマンドが正しくフォーマットされていることを確認することが重要です。

3Dプリンターコマンドのフォーマット方法が不明な場合は、プリンターのドキュメントを確認するか、メーカーに問い合わせてください。

G90とG91：絶対位置決めと相対位置決め

3Dプリンターでは、ノズル位置を指定する2つの主要な方法があります：絶対位置決めと相対位置決め。

絶対位置決め（G90）では、各移動コマンドで指定される座標は、原点からの絶対距離として解釈されます。

つまり、原点から右に10mmノズルを動かすと、以前の位置に関わらず、常にその原点から右10mmに動きます。

相対位置決め（G91）では、各移動コマンドで指定される座標は、ノズルの現在位置からの相対距離として解釈されます。

したがって、現在位置から右に10mmノズルを動かすと、その位置から右10mm動きます。

一方、その後左に10mm動かすと、すでに右10mmの位置から始まっているため、左に5mmしか動きません。

プリント目的がどのモードを使用するかを決定します。例えば、プリンターに常に全く同じ場所からプリントを開始させたいなら、絶対位置決めモードが適しています。

プリンターの造形エリアより大きいものをプリントしようとしている場合、相対位置決めモードが役立ちます。絶対座標を気にせずノズルを造形エリア外に動かせるからです。

一部のプリンターは絶対位置決めがデフォルト、他は相対位置決めがデフォルトです。

どのモードか不明な場合は、マニュアルやソフトウェア設定で正確な位置を確認できます。

G28 & G29：オートホームとベッドレベリング

3Dプリンターには通常、ビルドプラットフォーム上の特定のポイントに自分でホームするオートホーミング機能があります。これは通常、プリンターのコントロールパネルのボタンを押すことで行われます。

プリンターにはビルドプラットフォームを自動的にレベリングするベッドレベリング機能もあります。これは通常、マシンコントロールパネルからG29コマンドを実行することで行われます。

プリンターは、プリントヘッドをビルドプレートの左前コーナーに移動させてホームします。これは、両方向にモーターを動かしてエンドストップがトリガーされるまで実行されます。

手動でホームするには、プリンターのコントロールを使ってプリントヘッドをビルドプレートの左前コーナーに移動させます。ヘッドが位置したら、各軸のエンドストップをトリガーします。これでプリンターがホームされ、プリント準備完了です。

自動でホームするには、Gコードコマンドを使用します。プリンターはプリントジョブ開始前にホーミング手順を実行します。これは手動より正確で信頼性が高いため推奨される方法です。

G29コマンドを使用するには、まず3Dプリンターをキャリブレーションする必要があります。これはプリンターのマニュアルの指示に従って行えます。

プリンターをキャリブレーションしたら、G29コマンドでベッドをレベリングできます。

G29コマンドは完了まで数分かかり、この間プリンターは非アクティブになります。G29コマンドが完了したら、プリンターは再び使用可能になります。

M104とM109：エクストルーダー加熱

3DプリンターはMコマンド、M104とM109を使用してエクストルーダーを加熱します。これらのGコードはホットエンドの目標温度を設定し、その温度に達するまで待機します。

3Dプリンターエクストルーダーは、プラスチックフィラメントを加熱・溶融し、層に堆積させて3Dオブジェクトを作成する装置です。プリントにおけるM104コマンドはエクストルーダーヒーターを制御します。ヒーターのオン/オフと温度設定を行います。

M104 Sxxx T0/1（エクストルーダーヒーターのオン/オフ。Sが与えられれば温度設定。Tは0または1が必要）

M104 Snnn T0（エクストルーダーヒーター温度をnnnに設定）

M104 Snnn T1（ベッド温度をnnnに設定）

M109：エクストルーダー加熱は、プリントを始める簡単な方法で、3Dプリントをアップグレードしたい場合の良いオプションです。

3Dプリントフィラメントガイド、3Dプリントホットエンドマウント、3Dプリントフィラメントホルダーが付属します。

M109：エクストルーダー加熱は、標準1.75mmフィラメントを使用するほとんどの3Dプリンターと互換性があり、ヒートベッドを持つあらゆる3Dプリンターで使用できます。

標準版とハイフロー版の2バージョンがあります。

標準版はほとんどの3Dプリンターに推奨され、ハイフロー版はより高い流量の3Dプリンターに推奨されます。

M106とM107：ファンコントロール

3Dプリンターが普及するにつれ、冷却ファンのより良い制御の必要性が高まりました。3Dプリンターコントローラーは通常2つのファンコネクタを持ち、それぞれPWM速度制御をサポートします。

M106コマンドは最初のコネクタに接続されたファンを制御し、M107コマンドは2番目のコネクタに接続されたファンを制御します。

値0でファンオフ、値255でファン全速運転です。例えば、以下のコマンドは最初のファンを半分以下の速度でオンにします：

M106 S127

以下のコマンドは2番目のファンをオフにします：

M107 S0

M140とM190：プリントベッド加熱

3Dプリントの重要な要素の一つは、プリントされるオブジェクトを支えるビルドプラットフォーム（プリントベッド）で、プリント中の密着を助けるために加熱できます。

3DプリンタービルドプラットフォームにはM140とM190の2つの一般的なタイプがあります。M140プラットフォームは通常小さなオブジェクト用、M190プラットフォームは大きなプリントに適しています。

M140プラットフォームはM190より低温を使用するため、PLAフィラメントでのプリントに最適です。PLAプラスチックの源は、サトウキビやコーンスターチなどの生分解性原料です。

PLAはプリントしやすく環境影響が低いため人気のプリント材料です。

M190プラットフォームはより高温に達するため、ABSのように適切に融着するためにより高温を必要とする材料に適しています。

ABSプラスチックは石油製品なので、3Dオブジェクトプリントによく使われる強く耐久性のある材料です。

3Dプリンターを選ぶ際、どの材料でプリントするかを考慮する必要があります。例えば、PLAフィラメントを使う予定ならM140プラットフォームで十分です。

また、ABSやより高温を必要とする他の材料を使う予定なら、M190プラットフォームで十分です。

よくある質問（FAQs）

1. すべての3DプリンターはGコードを使用するか？

いいえ、すべての3DプリンターがGコードを使用するわけではありません。Gコードは一部の3Dプリンターで使用される特定のプログラミング言語です。他の3Dプリンターは異なる種類の言語を使用するか、全く使用しない場合があります。

2. 3DプリントにおけるGコードとは？

Gコードは、3Dプリンターに何をすべきか指示するプログラミング言語です。3Dプリンターをどう動かすか、どれくらいの速さで動くか、どのベッド温度を使うか等を指示する一連の命令です。

3. 3DプリンターはSTLかGコードを使用するか？

3Dプリンターは様々なファイル形式を使用しますが、最も一般的なのはSTLとGコードです。STLデザインファイルは3Dプリントの標準で、あらゆる3Dモデリングソフトで作成できます。

Gコードはより具体的なフォーマットで、複雑なプリントや複数材料使用時にしばしば用いられます。

4. Gコードは3Dプリンター専用か？

Gコードは汎用性の高い言語で、3Dプリントだけでなく、CNC加工や3Dスキャンなど他の目的にも使用できます。元々は3Dプリント専用に開発されましたが、その後他の技術にも応用が拡大しました。

結論

3DプリントGコードは、3Dプリンターにオブジェクトをどう作るか指示する一連の命令です。 3Dモデリングソフトや3Dスキャナで作成できます。

Gコードファイルには、オブジェクトのサイズと形状、3Dプリンターが辿るべき特定のパスなど、プリンターへの指示が含まれます。プリントGコードはカスタマイズしてユニークなオブジェクトを作成できます。