【やってみた】サポート材無しで造形できる限界に挑戦

FDM方式(造形方式の詳細:3Dプリンタ造形方法)の3Dプリンタで造形する際に悩ましいポイントはサポート材をどの程度設定するかです。FDM方式は1層づつ積層して造形するため、宙に浮いた部分は造形できないので、構造によってはサポート材が必要です。

このサポート材の設定は、最終的な材料量・造形時間・品質全てに関わってくるため、非常に重要なポイントです。悩ましいのは、サポート材は少ないに越したことがない(少ない材料量で早くできる)のですが、少なすぎるとキレイに造形できなくなるため、「必要最低限」のサポート材を適切に設定することが重要になってきます。

サポート材を自動生成してくれるソフトウェアは多いですが、経験上サポート材の設定を少しマニュアルでいじった方が造形の品質が上がります。理論上は鉛直方向から少しでも傾きが生じたらサポート材が必要なのですが、実際は結構な角度まではサポート材不要で造形できます。

今回はどの程度(の角度)まではサポート材不要でも造形できるかのテストを行いました。ここで重要なのが、造形の温度で、高温だと材料が軟化しすぎて大きな傾斜角では材料が垂れてしまいます。低温だと途中でノズルが詰まってしまう恐れがあるため、形状を加味した最適温度の見極めが重要です。

テストは鉛直方向からの角度を0度~80度まで10度刻みで板を立てた以下の形状を様々な条件で造形して、その結果を比べてみたいと思います。

まず、一般的に230℃~240℃が造形温度とされているABSを左側から220℃/230℃/240℃/250℃でピッチ0.25mmで造形してみました。左端の220℃は70度くらいまではなんとか形状を維持できていますが、右端の250℃では50度くらいから形状が乱れ始めています。

次に、高品質なABS(左)と一般的なABS(右)を造形温度240℃、積層ピッチ0.25mmで比べてみました。高品質なABS(左)は70度くらいまで形状を維持していますが、一般的なABS(右)は50度くらいから乱れ始めています。

最後に、高品質なABSを造形温度240℃で、積層ピッチ0.25mm(左)と積層ピッチ0.30mm(右)で比べてみました。ピッチ0.25mm(左)は70度くらいまで形状を維持していますが、ピッチ0.30mm(右)は60度くらいから乱れ始めています。

上記の結果だけみると、低温で細かいピッチで造形すればイイじゃないかと思いますが、それは「低温でじっくり造形する」ことなので非常に時間が掛かります。やはり造形物に応じた「必要最低限」のサポート材をいかに設定できるかが重要になってくると思います。3Dプリンタのサポート材の設定に悩まれている方は、お使いのフィラメントで上記のようなテストを行うと最適な条件が見えてくるかもしれませんので、ご参考まで。