3D プリントにおける押し出し不足を理解する:原因、症状、および修正

弱くて多孔質な 3D プリントに苦労していませんか?押し出し不足が原因である可能性があります。

押出不足とは、3D プリンターが固体で正確な層を形成するのに十分なフィラメントを押し出していない状態です。薄い壁、線の間の隙間、または弱い部分に気づくでしょう。これは FDM 印刷で最も一般的な問題の 1 つですが、幸いなことに、トラブルシューティングが最も簡単な問題の 1 つでもあります。 

押し出し不足の原因は何ですか? 

押出し不足は、スムーズなフィラメントの流れを妨げる機械的、熱的、または材料の問題によって発生します。多くの場合、それは複数の要素が組み合わさって機能しているものです。 

• ノズルの詰まりまたは摩耗: 部分的な詰まりにより流れが遮断されます。 

• 流量設定が間違っています: スライサーが調整されていない場合、予想よりも少ない材料が得られます。 

• 温度が低すぎる: フィラメントが溶けず、適切に流れません。 

• フィラメント内の水分: 湿ったフィラメントは泡立ち、不均一に供給されます。 

• エクストルーダーの滑り: 張力が弱かったり、ドライブギアが摩耗していたりすると、グリップが低下します。 

• ヒートクリープ: ホットエンドを上昇する熱によりフィラメントが早期に柔らかくなり、パスが詰まります。 PLA は特にその傾向が強いです。 

• 一貫性のないフィラメント: 直径の変化により、押出機の押し込みが多すぎたり、少なすぎたりすることがあります。 1.80 mm と 1.75 mm であっても問題が発生します。 

• 印刷速度が速すぎます: ホットエンドが溶けるよりも速く印刷すると、中間層に隙間が生じます。 

• ボーデン チューブの問題: 長いチューブは摩擦と屈曲を増大させますが、カプラーが緩んでいたり磨耗していると、収縮中にチューブが滑ってしまいます。 

押し出し不足を診断する方法

押し出し不足を発見するには、FDM 3D プリンティングの仕組みと、どのような兆候を探す必要があるかを理解することが役立ちます。印刷結果が弱いと思われる場合は、まず問題が一貫しているか、ランダムであるかを確認してください。一貫した問題は通常ハードウェアに起因しますが、ランダムな問題はフィラメントまたはスライサーの設定に起因することがよくあります。簡単なチェックリストは次のとおりです。

• 小さなキャリブレーション キューブまたは単一壁テストを印刷します。良い光の下でよく見てください。隙間、薄い斑点、または透けて見える領域は、押し出しが不十分であることを意味します。 

• スプール上のさまざまな位置でノギスを使用してフィラメントの直径を測定します。 ±0.05 mm を超えて変化する場合は、フィラメントの品質が疑われます。 

• テストプリントの壁の厚さを測定し、スライサーが意図したものと比較します。大きな違いがある場合は、押し出しに問題があることが確認されます。 

• 最初のレイヤーではプリンターを観察してください。クリックまたはスキップは、エクストルーダーが苦戦していることを意味します。ギシギシという音は、ドライブギアがフィラメントを動かさずに噛んでいることを意味します。 

• ノズルに流れを制限するような部分的な詰まりがないか確認してください。 

• スライサーの押し出し乗数の設定が素材とプリンターに適切であることを確認してください。 

• ノズルとベッドが適切な温度に達していることを確認します。 

• フィラメントに水分や直径の不一致がないか確認してください。これにより、供給が不均一になる可能性があります。 

押し出し不足のハードウェア修正

問題がハードウェアにある場合は、次のことを試してください。

• ノズルを交換または掃除します: 詰まりを取り除き、摩耗したチップを交換します。 

• シリコン 靴下を追加します: ノズル温度をより安定に保ちます。 

• 冷却を改善する: ヒートシンクファンまたはヒートブレークをアップグレードしてください。 

• エクストルーダーの張力を正しく設定します: ドライブギアがフィラメントを研磨せずにグリップしていることを確認します。 

• ギア付きドライブにアップグレードする: トルクが大きいほど、押出の信頼性が高くなります。 

• ボーデン チューブの長さを短くする: パスが短いほど、押し出しがスムーズになります。 

• 固定カプラー: フィッティングが緩いと、フィラメントの経路に隙間が生じる可能性があります。 

• 高品質のスプールとホルダーを使用します: 絡まりや引っかかりを防ぎます。 

キャリブレーション、ノズルの摩耗、湿気の問題に自分で対処したくない場合は、FDM 印刷に Protolabs Network の使用を検討できます。これは、試行錯誤を回避し、一貫性のある完全に密度の高いパーツを毎回得る簡単な方法です。 

アンダー押出と材料の選択

3D プリント材料が異なれば、押し出しの癖も異なります。設定をマテリアルに一致させると、押し出し不足の問題の多くが開始前に解決されます。 

マテリアル 要件 PLA 熱クリープに非常に敏感で強力な冷却が必要 PETG より高いノズル温度とゆっくりとした冷却が必要 ABS / ナイロン 反りを防ぐために加熱チャンバーを推奨 TPU 低速でフィラメント経路が制限されている場合に最適なプリント 繊維が充填されている 硬化ノズルと目詰まりを避けるための慎重な調整が必要

材料特性と最適な設定の詳細については、FDM フィラメントのガイドをご覧ください。 

押し出し不足を避けるための設計上の考慮事項

プリンターの強みを念頭に置いて設計すると、プリンターの限界を超えて押し出し不足になる危険性がある機能を避けることができます。 

• 壁の厚さ: 少なくとも 2 つのノズル幅 (0.4 mm ノズルでは 0.8 mm) を目指してください。薄くすると、押し出しの問題がより明白になります。 

• オーバーハング: 角度を 45° 未満に保つか、サポートを追加してください。薄い空気に印刷すると、押し出し不足がすぐに垂れたり、垂れ下がったりすることがわかります。 

• 細かい詳細: ノズル直径よりも小さいフィーチャーを設計しないでください。本当に複雑な形状の場合は、SLA 印刷の方が適しています。 

• レイヤーの高さ: ノズル サイズの 25 ～ 75% 以内に収めてください。極薄層には完璧な流れが必要であり、通常、押し出しが不均一になると最初に失敗します。機能する設定については、レイヤーの高さの影響に関するガイドを参照してください。 

• シェルとインフィル: 強度と材料使用のバランスが取れるシェルと充填パラメータを選択します。多くの場合、周囲を追加すると、まばらな充填のみに依存するよりも、小さな押し出し不足をうまく隠すことができます。 

FDM 3D プリント用のパーツを設計する方法に関する記事で、さらにヒントを見つけることができます。 

成形品の品質に対する押し出し不足の影響

押し出し不足は部品の外観に影響を与える可能性がありますが、さらに重要なことに、根本的な方法で構造を弱める可能性があります。 

• 強度と剛性が低下する: 線の間に隙間があると、層が適切に接着していないことを意味するため、より軽い負荷で部品が破損する可能性があります。 

• 気孔率: プリント内のエアポケットによりパーツがもろくなり、液体や圧力を保持するのには適しません。化粧品でさえ未完成に見えてしまいます。 

• 壊れやすい詳細: 押し出しが不均一になると、薄い壁、小さな穴、微細な形状が最初に失敗します。部品は全体的には問題ないように見えますが、重要な詳細は使用に耐えられない可能性があります。 

トラブルシューティングのチェックリスト

押し出し不足が見つかった場合は、このリストを体系的に検討してください。

症状 考えられる原因 簡単な修正 壁の隙間 ノズルの詰まり、流量の低下 ノズルの清掃、流量の 2 ～ 5% 上昇 弱く脆い部品 温度が低すぎる、フィラメントが濡れている 温度を 5 ～ 10°C 上げ、フィラメントを 40 ～ 60°C で 4 ～ 6 時間乾燥させる 押出機からの研削音 押出機の張力が不十分、ギアの滑り 張力の調整、駆動ギアの摩耗の確認 押出の一貫性の欠如 湿気または一貫性のないフィラメントの直径 乾燥した高品質のフィラメントを使用してください。ノギスで直径を確認する 欠落している層 リトラクションが高すぎる、ノズルが詰まっている リトラクションを短くし、ノズルを清掃/交換する 印刷速度のボトルネック ホットエンドが十分に早く溶けない 印刷速度を 25% 下げるか、ノズル温度を上げる 印刷途中の失敗 ヒートクリープによるジャムの原因 冷却のアップグレード、ヒート ブレークの改善、ヒートシンク ファンの確認 誤った温度測定値 ヒーターまたはサーミスタの故障 赤外線温度計で温度を確認

デスクトップ FDM の代替手段

押出不足が継続的な問題である場合は、別の積層造形テクノロジーへの切り替えを検討することをお勧めします。これらのプロセスは、デスクトップ FDM と比較して、より優れた一貫性、精度、および材料性能を提供します。オプションは次のとおりです:

• 産業用 FDM:デスクトップ FDM よりも厳密なプロセス制御、大規模なビルドボリューム、および高い信頼性を提供するため、機能プロトタイプや生産部品に最適です。 

• MJF および SLS:一貫した密度と機械的強度を備えたナイロン部品の製造に優れています。 

• SLA:微細なディテール、滑らかな表面、高精度が要求される樹脂部品に最適です。 

• DMLS:Protolabs Europe が提供するこのサービスは、耐久性と精度が必要な最終用途の金属コンポーネントに最適です。 

これらの工業用 AM プロセスは押出関連の問題を排除し、常に信頼性の高い生産品質の部品を提供します。 

見積もりを取得する

手間をかけずに印刷する準備はできましたか?設計をアップロードし、Protolabs Network を通じて即座に FDM 見積もりを取得します。 

よくある質問

押し出し不足かどうかはどうすればわかりますか?

壁の隙間、層の欠落、または粗くて弱い表面を探します。 

フィラメントの品質によって押し出し不足が発生する可能性がありますか?

はい。フィラメントの直径が安かったり一貫性がなかったりすると、供給が不十分になることがよくあります。

最も早い解決策は何でしょうか?

プリント温度を少し上げるか、ノズルの詰まりがないか確認してください。

押出し不足とノズルの詰まりの違いは何ですか?

押し出し不足の症状、つまりプラスチックが十分に出てこないという症状です。ノズルの詰まりは、考えられるいくつかの原因のうちの 1 つにすぎません。

印刷中に押し出し不足が発生する可能性がありますか?

はい。熱によるクリープ、フィラメントのもつれ、または詰まりの進行により、途中で問題が引き起こされ、特定のレイヤーでの印刷品質の突然の低下として現れることがあります。

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