FDM 3D プリンタのスライス設定と STL エラー対策

スライスは点と点を結んで線を構成し、 その線を複数結ぶことで複雑なオブジェクトを形成します。 この点と点を結んで固定するには、 下の層と接着させる 必要があります。 通常この下の層は、プリント対象のオブジェクトの層になります。 しかし、オブジェクトがない場合、サポートが形成されます。

このサポートと、スライスの線が接着されて複雑な図形を形成しますが、 サポートはプリント後に取り除き易くするために面が荒く作られています。 そして、面が荒く作られているということは、 スライスの線と 固定できる箇所が限られ、 当然の結果スライスで形成される図形も荒くなります。 仮にサポートの面が格子状に作られていた場合、 スライスの線が固定出来る箇所は、その格子状にしかありません。 スライスの線の固定したいポイントが格子状にない場合は、 どこか近い場所に固定されます。

対策として、サポートの面を細かく形成してスライスの線との密着度を上げた場合を考えると、 今度は プリント後にサポートを取り除くことが困難になってしまいます。

FDM 式には、このサポートの矛盾があり、サポート接地面が荒くなります。

これを解決するには、サポートの接地面を構成する特別な水溶性等のフィラメントを用意し、 オブジェクト用とサポート接地面用の二つのノズルを制御してプリントしていく方法が考えられます。 しかし、多くの家庭用 3D プリンタに搭載されているノズルは 1 つであり、 このような制御は不可能です。

では、どうすれば良いかと言えば、 できるだけサポートを使わないようにするしかありません。

できるだけサポートを使わないようにする方法に、 スライス時の オブジェクトの傾き調整 があります。

サポートが生成される条件は、 プリントするスライスの直下にオブジェクトの層がない場合です。

つまり、この条件が出来るだけ当て嵌まらないようにすれば、 サポートの必要量を減らせます。

なお、この条件の「直下にオブジェクトの層がない」は、 実際には少し条件が異なります。

直下に層がなくても、近傍に層があればサポートは不要になります。

具体的には、cura のスライス結果を下から見上げた時に、 赤だけが表示されている場合は直下に層がなくても大丈夫な面です。

つまり、スライスの 下向きの面がなるべく赤くなるように調整する ことで、 サポートを減らせます。

また、サポートの数が多くても目立たない箇所であれば、 さほど気にならないので、 敢えてサポートの数を増やしてでも目立たない箇所にサポートが作られるように傾ける、 という方法も考えられます。

上記の通り、オブジェクトを傾けることで、サポートを減らせます。 一方で、サポートの量を十分減らせた場合、次の問題が発生することがあります。

• 傾けたことでプリントベッドとの接地面が少なくなる

  • 接地面が少なくなることで接着力が弱くなる
• 傾けたことでオブジェクトの重量バランスが悪くなる
• 接着力が弱くなり、重量バランスも悪くなることで プリント中にオブジェクトがプリントベッドから外れプリントが失敗する

この問題を避けるには、 プリントベッドとの接着力強化が必要です。

それが Raft です。

Raft は、プリントベッドから伸びるサポート周辺に土台を構成することで、 プリントベッドとの接着力を強化します。

なお、 オブジェクトを傾けた場合だけでなく、 オブジェクトの上部に比べてプリントベッドとの接地面が少ないような場合は Raft が必要です。

Raft を使用する場合、 Build Plate Adhesion Type に Raft を指定します。

Raft を使用しただけでは不十分なケース があります。

それは、構成されるサポートが極度に細くて貧弱な場合です。

この場合、Raft を作っても肝心のサポートが貧弱だと、 プリント中に折れるなど不慮の事故が発生する 可能性があります。

サポートはプリント対象のオブジェクトとは異なり、 通常 1 ストローク分しかプリントされない、かつ、 そもそもサポートは剥し易く構成されます。

これによって、 サポートが極度に貧弱な場合、 Raft があってもサポート自体が途中で折れる危険があります。

なお、そもそもこのような折れそうなサポートは不要とも言えます。 サポートが無くても大丈夫そうな場合は、 cura の Support Blocker でサポートが付いている領域を指定することで、 そのサポートを除去できます。

除去できない貧弱なサポートがある場合、 サポート自体の強化 が必要です。

サポート自体の強化は、次の 2 つです。

• サポートの壁の厚みを増す (Support Wall Line Count)

  • 通常、 1 ストローク分しかプリントされないサポートの壁を指定した数に増やします
  • 少なくとも 3 周はしないと耐えられないです

• サポートの幅を増す (Support Horizontal Expansion)

  • 必要最低限の幅しか生成されないサポートの幅を増やすことで、安定度を増します
  • 前述の壁の厚みを増す設定をしても、元の大きさが小さいと壁が3周しないケースがあります。
  • そのような場合に、これを指定して強制的にサポートを広けます

また、デフォルトのサポート材のプリントスピードは、比較的早いスピードが設定されています 早いスピードは安定した土台があることが前提なので、 サポートが貧弱な場合はサポートのプリントスピードを下げた方が安定します。

上記設定によって、貧弱なサポートが強化され、 プリント中で折れることを防ぐことができます。

モデルによっては、Raft を設定するだけでは保持できないケースがあります。

例えば、立方体の Z 軸を 45 度に傾けたモデルをスライスすると、 全くサポートが生成されません。

これはサポートが生成されなくても問題ない、ということではないです。

どう考えても、途中でバランスを崩して倒れます。

このような場合は、以下のいずれかで対応します。

• support overhang angle を小さくする
• サポートとなるモデルを追加する

なお、 support overhang angle を小さくすると、 全体に影響が出るので多少面倒でもサポートとなるモデルを追加する方が、 仕上りが良くなるケースがあります。