【印刷ガイダンス】フィラメントの乾燥度と湿度が印刷効果に与える影響
フィラメントの乾燥度と湿度は3Dプリントの仕上がりに大きな影響を与えます。特に吸湿性の高いフィラメントの場合、長時間湿度の高い環境にさらされると水分を吸収し、品質が低下します。湿ったフィラメントが3Dプリンターのホットエンドに押し出され加熱されると、フィラメントが溶ける約200〜300℃の高温で内部の水分が沸騰し、気泡やガスが発生します。これにより、プリント品質の低下、層間接着不良、気泡、ひび割れなどの問題が生じます。
湿度の高い環境で吸湿しやすいフィラメントの種類には、ABS、PA、PC、PETG、PVA、TPU、カーボンファイバー複合材料などがあります。
- ABS（アクリロニトリルブタジエンスチレン）：ABSが水分を吸収すると、プリント中に気泡が発生したり、プリント品質が低下したりする可能性があります。
- PA（ナイロン）：吸湿したナイロンはプリント中に気泡が発生したり、プリントの強度や品質に影響を与えたりします。
- PVA（ポリビニルアルコール）：PVAは水溶性のサポート材で、吸湿しやすいです。吸湿したPVAは非常に柔らかくなり、適切なフィードが困難になったり、サポート構造が破損したり、プリント結果が悪化したりします。
- カーボンファイバー複合材料（PAHT-CF/PET-CF/PLA-CFなど）：カーボンファイバー複合材料はカーボンファイバーと樹脂で構成されています。カーボンファイバーが水分を吸収すると樹脂が湿り、性能が低下し、構造全体の強度や剛性が減少します。また、プリント中に気泡や空洞が発生し、プリント物の表面の滑らかさに影響を与えたり、ひび割れを引き起こしたりすることもあります。
現在、業界で一般的に用いられている方法は、生産段階でフィラメントをアルミホイル袋に真空包装し、3Dプリンターに専用のフィラメント乾燥室を装備し、乾燥剤と密閉して使用することです。長期間の保管でフィラメントが湿ってしまった場合は、専用の乾燥室で乾燥させて性能を回復させることができます。Flashforgeが最近発売した高速デュアルエクストルーダー搭載の工業用3Dプリンター「Guider 3 Ultra」は、本体に密閉されたフィラメント乾燥室を内蔵しており、乾燥剤と併用することで5日以内に湿度を10％以下に保つことが可能です。同時に、材料室には湿度センサーが装備されており、室内の湿度を正確に検知します。
この比較実験では、主な印刷材料にPAHT-CFを、サポート材料にS-PAHTを使用します。次に、印刷前の準備と印刷プロセスを比較します。
第一グループでは、各ステップで乾燥基準を厳守します：
1. 材料を乾燥炉に入れ、110℃で8時間設定し、フィラメントを徹底的に乾燥させ性能を回復させます。
2. 乾燥した消耗品を素早く装填し、各消耗品乾燥室に乾燥剤を3パック入れ、湿度センサーをオンにして蓋を閉じます。
3. 湿度センサーを観察し、湿度が15％以下に下がるのを確認し、室内が乾燥環境であることを保証します。
4. 印刷プロセスを開始し、材料の漏れ、糸引き、接着不良などの問題がないか観察します。
第二グループでは、湿ったフィラメントを直接使用して印刷します：
1. ステップ1：湿ったフィラメントを直接装填し、湿度センサーをオンにします。環境の湿度は約60％です。このような湿度の高い夏の環境では、フィラメントは湿りやすいです。
2. ステップ2：乾燥剤を入れたり、室の蓋を閉めたりする必要はありません。
3. ステップ3：印刷プロセスを開始し観察します。湿った材料は印刷中に「パチパチ」という音を発し、押出ラインが不均一になり、表面に異常なテクスチャが現れることがあります。
以下の2枚の画像は、密閉されたフィラメント室を使用して乾燥状態を維持した場合とそうでない場合の印刷結果を比較したものです。通常、1回の印刷作業は数時間から数十時間に及ぶことがあります。この長時間の間、フィラメントが乾燥した状態を保つことが最終的なプリント物の品質を保証する上で非常に重要です。両グループの印刷結果の違いは明らかです。乾燥したフィラメントで印刷されたサンプルは、表面が滑らかで細かく、清潔で整然としており、糸引きも見られません。一方、湿ったフィラメントで印刷されたサンプルは、表面が粗く、糸引きが多く、著しく漏れたテクスチャを示しています。
Flashforge Guider 3 UltraとGuider 3 Plusはどちらも密閉されたフィラメント乾燥室を装備しており、最適な印刷結果を保証します。この機能に加え、Flashforgeはフィラメント乾燥ステーションも導入しました。この乾燥ステーションは最大120℃まで加熱可能で、湿ったフィラメントを効果的に乾燥させ性能を回復させます。乾燥ステーションは大容量の収納スペースを持ち、最大6巻の1kgフィラメントを収納可能です。さらに、内蔵のシリカゲル乾燥剤により、乾燥したフィラメントを長期間保存できます。
Flashforgeについて
Flashforgeは世界の3Dプリンター業界をリードするブランドです。Flashforgeは3Dプリント業界のニーズを深く掘り下げ、新しいFDM 3Dプリンターシリーズを展開しています。高速Guiderシリーズ3Dプリンターは高速プロトタイピングを特徴とし、迅速な試作と製造を可能にします。性能重視のCreatorシリーズ3Dプリンターは高温チャンバーを備え、エンジニアリング材料、カーボンファイバーやガラスファイバー複合材料の3Dプリントに適しています。Flashforgeは安定かつ信頼性の高い3Dプリンター、高品質の3Dプリント材料、専門的なスライスソフトウェア、充実したアフターサービスを提供し、中小企業に対して迅速な製造のための包括的な3Dプリントデジタルソリューションを提供し、設計の反復と製品化を加速し、インテリジェントな創造における3Dプリントの新たな未来をリードしています。
