光造形方式3Dプリンターで予期しない積層痕が出来る10の理由

積層痕が出来るのが嫌だから熱溶解積層方式(FDM)3Dプリンターではなく、高価な光造形方式(DLP)3Dプリンターを買ったのに、やっぱり積層痕が出来ちゃうってことがあると思います。

3Dプリンターの性能が原因って諦めてしまっている方に朗報かもしれません！

私自身、津山市に引っ越してきてから何だか出力精度が悪く、積層痕に悩まされていたのですが、以下の記事を発見してから、出力精度が改善されました！

是非、同様の悩みを抱えている方は、トライして見てください！

今回は、以下の記事を翻訳して、ご紹介いたします。

「光造形方式(DLP)3Dプリンターで予期しない積層痕が出来る10の理由」

AmeraLabs : 10 reasons why you get unexpected horizontal lines on your 3D printed parts

( https://ameralabs.com/blog/10-reasons-for-unexpected-horizontal-lines-on-your-3d-printed-parts/ )

AmeraLabs社は欧州のバルト三国の一つであるリトアニアにあるスタートアップ企業で3Dプリンターの様々なレジンなどを開発している会社のようです。

1.プリントでの照射量の急激な変化

積層痕が出来てしまう理由の最も明白な要因の一つは”プリントでの照射量の急激な変化“としています。モデル本体のレイヤーを積層している段階でわずかでも照射量に変化があると、それが目で見てわかるような積層痕になるとのことです。

従って、3Dプリンターで印刷している時は、モデル本体の照射量を変化させる設定は行わないようにしましょう。

また、当たり前ですが、余計な光が入らないように、3Dプリンターの蓋は必ず閉じるようにしておきましょう。

2.リフトの引き上げ速度の変更

リフトの引き上げ速度も当然のことですが照射量の変化につながりますので、行わないようにしましょう。

3.印刷での突然の停止

何らかの理由で印刷を一時停止させてしまう場合があるかもしれませんが、その行為も積層痕を発生させる原因になります。

一時停止させてしまうことで、レジンが収縮してしまうことが要因のようです。レジンが収縮することで、再起動して印刷する部分との積層のズレが生じてしまい、それが積層痕に繋がるとのことです。

従って、印刷で一時停止させてしまった場合、初めからやり直すようにしましょう

4.モデル構造の変更

中空から中実へ、または小さな断面積から大きな断面積への変化など、モデル構造の突然の変化が発生した場合も目に見える積層痕が出来てしまいます。レイヤー間でこのような突然の変化があると、レイヤーの体積変化が激しくなります。

各レイヤーのレジンの量は、レジンの収縮率に大きく影響を与えるため、レイヤー間の不均一な断面変化は、積層のズレを生じ、積層痕に繋がることになります。

実際のところ、この原因を回避するための唯一の合理的な方法は、そのような断面変化の可能性を最小限に抑えることになります。

デザインの問題になりますので、難しい問題ではありますが、印刷過程で層の断面積ができる限り徐々に変化するように、トレイ上で部品の方向に配慮することや、部品を細分化することによって対処することが出来るかと思います。急激な断面変化は生じさせないように心がけましょう。

5.モデルの基盤と不安定なポジショニング

モデルの基盤がしっかりしていないと、印刷している時にブレてしまったりすることで、モデルの位置が微妙に動いてしまっても、積層痕につながります。

モデルが動いてしまう理由として以下のことが挙げられます。

• サポート不足：十分にサポートされていないモデルでは、容易に動いてしまい、不具合を生じさせます。
• 照射時間不足：基盤とサポートでモデルを釣り上げる必要があるので、特に基盤とサポートが当てはまります。
• 材料特性：通常の3Dプリンター用レジンは柔らかすぎて伸縮性がありすぎます。
• 適切な数のサポートで支持された堅牢で丈夫な基盤は、印刷中の部品の安定性に寄与し、 FEPフィルムからレイヤーを釣り上げる際に発生させる物理的な力による悪影響を大幅に軽減します。

また、基盤とサポートの照射時間を少し長くすることで、部材の合成強度の増加に大きく寄与します。3Dプリンター用レジンを少し硬いものや収縮性が低いものに変更してみるのも一つの手段です。

6.トレイ内のレジンの不均一性

積層痕を少なくするためには、トレイの中にあるレジンが不均一にならないように留意することもとても重要です。レジンが不均一であれば、遮光特性にも悪影響を及ぼし、不均一な層構造となり、積層痕につながります。その為、レジンをしっかりと混ぜるか、最後にもう少しレジンを加えることで、レジンの均一性を保つようにしましょう。

7.Z軸の耐久性

グラグラしたZ軸の場合、周波数に起因した積層痕につながります。もし、規則性のある積層痕を発見したならば、それはZ軸がグラついているからかもしれません。

どのようにZ軸が動くのかを確認してみてください。

もしグラつくようであれば、Z軸のロッドを交換してみてください。また、ロッドは清潔を保ち、少し潤滑油を塗ってください。ホコリや汚れがあると、Z軸の流体移動に必ず影響を与えます。

8.FEPフィルムからのレイヤー剥離

印刷中にモデルを釣り上げるためにFEPフィルムからレイヤーを剥がす必要がありますが、その際に基盤とサポートがその力に耐える必要があります。

FEPフィルムからレイヤーを剥がす際に、傾斜アクションを利用する場合が多いとのことです。この場合、基盤とサポートの片側に強い荷重がかかることになります。

片側に強い荷重がかかることで、モデルがシフトしたり変形することで、非対称の積層痕が発生することがあります。

従って、片側に強い荷重がかかることを考慮し、モデルの両サイドをサポートしてあげる必要があります。

9.材料の沈降

3Dプリンター用レジンはさまざまな成分で構成されています。それらは混ぜ合わせたときに均質になります。

顔料は固定原料のため、レジンに溶けません。密度の違いにより3Dプリンター用レジンの中で溶け込まず、沈降する傾向があります（その為、レジンをよく振ってから使ってくださいとメーカーの注意事項に書いています）。

従って、顔料が含まれたレジンを使って、長時間印刷する場合、顔料が沈降することによって積層痕が発生することがあります。

根本的にこの問題を解決する方法はありません。仮に長時間印刷する際に、印刷途中に顔料を攪拌するためにレジンをかき混ぜようとするならば、既に記載した様々な要因で積層痕が発生することを思い出してください。

1つの選択肢として顔料を含んだレジンの代わりに可溶性染料を含んだレジンを使用することです。可溶性染料はレジンに溶解して均一な溶液をもたらすので、沈降しないため、積層痕の防止に寄与します。

10.誤った印刷パラメーター設定と初歩的ミス

既に記載した1~9項以外にも、よく分からない要因で積層痕が発生するということも覚えておいてください。ほとんどの場合は、誤ったパラメーター設定によるものです。

照射時間が長くなりすぎたり、リフトアップが早すぎたりすると、積層痕が出来やすくなります。レジンや機種によって最も最適なパラメーターを見つけ出してから色々と印刷するようにしましょう。

最後に、レジンが不均一だと積層痕が発生しやすいので、しっかりとボトルを振ってから使用するようにしましょう。

11.最後に

いかがでしょうか。積層痕に悩んでいる方は是非一つ一つ確認してみてください。

あと、私からも一つ。

FEPフィルムは消耗品ですのでレジン2リットルくらい使ったら交換するようにしましょう。混ぜるときは傷つけないように注意して、傷ついたら交換しましょう。

FEPフィルムが傷つくと紫外線がレジンに正しく照射されず、積層痕につながります。

みんなで楽しい3D造形ライフを過ごしましょう！