050 フィラメントが出ない理由

我が家に３Dプリンターが届いてから本日でちょうど一年になります。ミスプリント率は50％をゆうに超え特にフィラメント詰まりについては、かなり末期的な状態です。というわけで記念すべき50回目のコラムはフィラメント詰まりについて FDMのメカニズムと合わせて検証してみました。 - 2013/09/08:公開 -
エクストルーダの構造	３Dプリンターのノズル周りの構造です。　　このページを見ている方には「今さら」かもしれませんが、　　ノズル詰まりの検証の為にお付き合いください～　　モーターギアから押し出されてきたフィラメントを　　金属の筒状のエクストルーダ部分内で加熱され　　最終的にはノズルからノズル径の太さで造形テーブルに射出されます。左図はSolidoodleの部品を参考に記載していますが、　　殆どのFDMは似たような構造だと思います。
造形時のメカニズム	上から押し出されてきたフィラメントが　　ヒータ近の近くまで来た時に　　融点近くまで加熱され柔らかくなります。　　更に押し出されて最終的にはノズルから吐き出されます。　　この「エクストルーダ」は意外に長く、Solidoodleの場合約3㎝程あります。　　フィラメントを押す力を全体に伝える為には　　出来るだけフィラメントが硬いままの状態である必要があります。
ノズル詰まりの原因	ところが何らかの理由により　　エクストルーダ上部までフィラメントが融解してしまうと　　エクストルーダ全体が柔らかいフィラメントで埋まってしまい、　　モータギアがフィラメントを押す力が伝わらなくなってしまいます。　　一旦こうなってしまうと　　ヒーター温度を上げてもノレンに腕押し状態でフィラメントは出力されません。　　逆にヒーター温度を下げると、エクストルーダ内部が　　フィラメントでカチンコチンに固まってしまいます。この状態になってしまった場合は分解してこちらのページで紹介した対処が必要になります。
ノズル溶解の原因	では、なぜこのような事象が発生するのでしょう。　　理由は「本来加熱されるべきでない場所でフィラメントが過熱されてしまっているから」ですが、　　その理由は今の所2点見つかっています。一つは（私のマシンの）熱防止板を撤去したからです。こちらのページで紹介していますがこの後かなり高くつきました。熱防止板はノズル詰まり防止のために必須です。
ノズル溶解の原因２	もう一つの理由はヘッダスピードを遅くしたからです。 SlicerではG-Code生成時にフィラメントの送り速度をヘッダスピードから自動で算出して生成してくれます。その為、ヘッダスピードを遅くすると自動的にフィラメント送り速度も遅くなります。当然フィラメントがエクストルーダ内を滞留する時間が延びる事になります。そうなればより多くの熱がフィラメントに伝わる事になり結果的に不良溶解を引き起こします。造形速度は造形物の品質に非常に影響するので一概に早ければいいとは言えませんが、遅すぎるとノズル詰まりの要因となってしまいます、
この「エクストルーダー血栓」はかなりヘビーで原因を追及する為に数百ｇのフィラメントを犠牲にしました。対処も大変で「ヒータを温めたままエクストルーダを分解する」というスキルが必要になります。　　本ページをご覧の皆さまは是非ともこの事象だけを起されない様願う次第です…
テフロンチューブ投入	（10/11）Genkeiさんのアドバイスを受けてバレルにテフロンチューブを投入した所、　　ノズル詰まりは発生しなくなりました。　　このホットエンドの構造を説明した所、　　この設計で「詰まらないはずがない」との事（笑）。　　他の機種を見ると、殆どの機種でテフロンチューブを導入しているみたいです… 　　Solid子ちゃんを使っていくには　　工夫が必要ですねぇ
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「50 フィラメントが出ない理由」は以上です。

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