FDM 3Dプリンターの最適なビルドボリューム選定ガイド

現在、FDM 3Dプリンターは15×15cmから50×50cmまで多様なビルドボリュームで市場に出ています。「ビルドボリュームは大きいほど良い」という一般的な認識があります。小型プリンターでプリントできるものは大型でもプリントできるが、逆は不可能という理由からです。

原則としてこれは正しく、大型ボリュームプリンターに小型に対するデメリットはないように見えますが、各々の技術的側面を詳しく見れば、小型ボリュームFDM 3Dプリンターに軍配が上がる重要なトレードオフが見えてきます。

画像1：50cmベースのCreality CR10 S5。出典：Creality

まず製造ベースを分析する必要があります。小型ベースは大型より遥かに高い平坦度を持ちます。製造が容易だからです。また、変形を防ぐにはベースサイズが大きいほど厚みが必要ですが、必ずしもそうなっていません。つまり、20×20cmベースのレベリングは非常に簡単ですが、30×30cmや40×40cmベースでは中心とコーナーの高さ差が顕著になりがちです。これは加熱時のアルミニウムベースで特に顕著で、大型化はより大きな変形を意味します。

これにより、品質の良いファーストレイヤーの獲得が難しくなります。これは特定材料への適切な密着を保証する上で不可欠です。Raise3D Pro2/Pro2 Plusのようなプロ向け大型プリンターには、コーナー以外に追加のアンカーポイントがあり、これらの変形を補正して平坦性を向上させています。

画像2：Raise3D Pro2ビルドベース背面。出典：Filament2Print

しかし、大型プリンターの問題はベース平坦性の悪さに留まりません。ベースサイズが大きいことはプリントヘッドの移動距離が長いことを意味し、より長いベルトとガイドが必要です。長い駆動ベルトは位置決め精度の低下と関連し、長いガイド/レールは変形と直線性欠陥の影響を受けやすくなります。

これを補うには、大型プリンターには専用設計、高品質コンポーネント、より厳しい製造公差が必要ですが、これは稀です。したがって、FDM 3Dプリンターの精度はサイズの関数として低下すると言えます。

画像3：Zortrax M200 Plus小型産業用プリンター。出典：Zortrax

もう一つの一般的な認識は、製造部品が小さくても、より大きなベースを持つプリンターなら一度に多くの部品を製造できるというものです。これは正しいですが、デメリットの方が大きいです。FDM 3Dプリントのプリント時間は同時プリント部品数に比例します。つまり、10個を1回で製造するのと5個ずつ2回で製造するのでは時間差は最初の部品を取り出し2回目を開始する時間のみ増加します。しかし、大きな欠点があります：ジョブ時間が長くなるほど失敗確率が高まります。 12時間ジョブの失敗確率は常に6時間ジョブより高くなります。さらに、より多くの生産が必要な場合、大型プリンター1台より小型プリンター2台を並列稼働させる方が常に優れた解決策で、時間と失敗時の損失が半減します。

FDM 3Dプリンター選定時、基準は「予算内で最大のもの」ではなく「ユーザーの最も一般的な部品サイズ要件を満たす最小のもの」であるべきです。95%の部品が20×20cmベースで製造可能なら、小型機を導入し、大型部品は分割製造後に組み立てることを検討すべきです。