3Dプリンターに搭載されているサーミスタは、重要な役割を担っています。 サーミスタについて正しく理解してもらうために、この記事を書きました。

今回は、サーミスタのすべてを解説します。 サーミスタの校正方法から変更方法まで、必要なことをすべて紹介します。

では、さっそく「サーミスタは何をするものなのか」という素朴な疑問を解決していきましょう。

3Dプリンターでサーミスタは何をするのか？

サーミスタはFDMプリンターにとって重要な部品ですが、その役割を説明する前に、サーミスタとは何かを定義しておきましょう。

サーミスタは、温度によって抵抗値が変化する電気デバイスです。 サーミスタには2種類あります：

• 負温度係数(NTC)サーミスタ : 温度が上昇すると抵抗値が減少するサーミスタです。
• 正温度係数(PTC)サーミスタ : 温度が高くなると抵抗値が増加するサーミスタです。

サーミスタは温度変化に敏感なため、回路部品やデジタル温度計など、温度変化に敏感なアプリケーションに適しています。

3Dプリンターでサーミスタはどのように使われているのか？

3Dプリンターのサーミスタは、ホットエンドやヒートベッドなど、温度の影響を受けやすい場所に設置され、温度をモニターしてマイクロコントローラにデータをフィードバックする温度検知デバイスです。

サーミスタは制御装置としての役割も担っており、プリンターのマイコンはサーミスタのフィードバックにより印刷温度を制御し、目的の範囲内に保つことができます。

3Dプリンターでは、ほとんどがNTC温度計を使用しています。

3Dプリンターでサーミスタを交換する方法は？

3Dプリンターのサーミスタは非常に壊れやすく、簡単に壊れたり感度が落ちたりします。 サーミスタはプリンターの重要な部分を制御しているので、常に最高の状態を保つことが必要です。

3Dプリンターのサーミスタは、手の届きにくい場所にあることが多いので、取り外すのはちょっと大変です。 でも、注意を払いながら丁寧に手順を踏めば、大丈夫です。

3Dプリンターの主要部品であるホットエンドとプリントベッドのサーミスタを交換する手順を説明します。

必要なもの

• スクリュードライバーセット
• ピンセット
• 六角レンチ一式
• ペンチ
• カプトンテープ

ホットエンドのサーミスタを交換する

ホットエンドのサーミスタを交換する場合、プリンターによって独自の手順がありますが、ほとんどの機種では、多少の違いはあっても同じ手順で交換できます。 では、その手順を説明しましょう：

ステップ1： お使いのプリンタのデータシートを参照し、それに適したサーミスタを入手してください。 これについては、記事で詳しく説明しています。

ステップ2 : 始める前に、適切な安全上の注意事項を守っていることを確認してください。

• 3Dプリンターの電源が落ちていること、すべての電源から切り離されていることを確認する。
• 必要であれば接地してください。
• 分解を試みる前に、ホットエンドが室温まで冷えていることを確認すること。

ステップ3 : ホットエンドをプリンタのフレームから外します。

• サーミスタの位置が外部からアクセスできる場合は、この必要はないかもしれません。
• ホットエンドとそのワイヤーを固定しているネジをすべて外します。

ステップ4 : ホットエンドから古いサーミスタを取り外します。

• ブロクに固定しているネジを緩めて外します。
• ブロックに付着した樹脂が邪魔をしている場合がありますが、ヒートガンで溶かすことができます。

ステップ6： サーミスタをマイコンから外す。

• プリンターの処理装置を開ける。
• マイコンにアクセスし、サーミスタの接続をピンセットで外す。
• 取り外すワイヤーを間違えないように注意してください。 取り外すワイヤーを確認するために、メーカーの仕様書を参照してください。

ステップ7 : 新しいサーミスタを取り付ける

• 新しいセンサーの端をマイクロコントローラに差し込みます。
• 新しいサーミスタのヘッドをホットエンドの穴に注意深く入れます。
• 軽くネジ止めしてください。 サーミスタを傷つけないように、ネジの締めすぎに注意してください。

ステップ8： 仕上げる

• プリンターの処理部を覆う。
• カプトンテープで配線をしっかりと固定し、動かないようにすることができます。
• ホットエンドをプリンターフレームに再装着する。

プリントベッドのサーミスタを交換する

3Dプリンターにプリントベッドが付属している場合、そこにサーミスタが搭載されている可能性が高いです。 プリントベッドのサーミスタを交換する手順は、モデルによって異なりますが、ほぼ同じです。 どのようにするのかを説明しましょう：

ステップ1： 始める前に、適切な安全上の注意事項を守ってください。

ステップ2： プリントベッドを取り外す

• プリントベッドをPSU（Power Supply Unit）から外す。
• プリンターのフレームに固定しているネジをすべて外します。
• 上に持ち上げてフレームから離す

ステップ3： サーミスタを覆っている絶縁体を取り除く。

ステップ4： サーミスタを取り外す

• サーミスタは、ベッドにカプトンテープで固定したり、ネジで固定したりと、いろいろなアレンジが可能です。
• ネジまたはテープを外し、サーミスタを解放する。

ステップ5： サーミスタを交換する

• センサーの配線から古いサーミスタの足を切り離す。
• 新しいサーミスタを電線に接合して取り付けます。
• 接続部を電気テープで覆う

ステップ6： 仕上げる

• サーミスタをベッドに戻して装着する
• 断熱材を交換する
• プリントベッドをプリンターのフレームにネジ止めして戻します。

温度センサーの抵抗値を確認する方法とは？

抵抗値は直接測定できる値ではありません。 サーミスタの抵抗値を求めるには、サーミスタに電流を流し、それに対する抵抗値を測定する必要があります。 これはマルチメーターで行うことができます。

サーミスタのため、温度によって読み取り値が変化します。 室温（25℃）で測定するのが最適です。

それでは、抵抗値を確認する方法の手順を説明します。

What You'll Need：

• マルチメーター
• マルチメーターのプローブ

ステップ1 サーミスタの脚を露出させる（グラスファイバーの断熱材を剥がす）。

ステップ2 マルチメータのレンジをサーミスタの定格抵抗値に設定します。

ステップ3： 両足にマルチメーターのプローブを当てると、マルチメーターに抵抗値が表示されるはずです。

3Dプリンター用サーミスタの多くは、室温で100kの抵抗値を持っています。

3Dプリンターのサーミスタを校正する方法

正確な温度測定と制御ができなければ、ホットエンドや加熱ベッドは正しく機能しません。 ですから、日常的なメンテナンスの一環として、ホットエンドが常に正しくキャリブレーションされていることを確認する必要があります。

では、その方法をご紹介しましょう：

What You'll Need：

• 熱電対搭載のマルチメーター

ステップ1 : マルチメーターの熱電対をテストします。

• 少量の水を沸騰させる。
• 熱電対を水に浸す。
• 正確には100℃と読むはずです。

ステップ2 : プリンターのファームウェアを開きます。

• プリンターのプログラムファイルの中に、ホットエンドを制御するArduinoのファイルがあるはずです。
• お使いのプリンターのファイルの場所は、メーカーやオンラインフォーラムで確認することができます。

ステップ3 マルチメーターの熱電対をホットエンドに取り付けます。

• ホットエンドとノズルの間の隙間を見つけて、刺す。

ステップ4 : ファームウェアの温度テーブルを開く。

• サーミスタの抵抗値の温度に対する値を記載した表です。
• プリンターはこのファイルを使って、測定した抵抗値から温度を割り出します。
• このテーブルをコピーし、新しいテーブルの温度列を削除します。

ステップ5 : 表に記入してください。

• ホットエンドを旧テーブルの温度値に設定する。
• マルチメーターで正しい温度の読み取り値を測定します。
• この読み取り値を、旧テーブルの値に対応する新テーブルの抵抗値に入力します。
• すべての抵抗値について、この手順を繰り返します。

ステップ6： テーブルを交換する。

• すべての抵抗値について正確な温度を求めたら、古いテーブルを削除して新しいテーブルと入れ替えます。

3Dプリンターのサーミスタの不良はどうすればわかるのか？

サーミスタの故障の兆候はプリンターによって異なり、プリンターのインターフェースに表示される診断メッセージが点滅する程度の明確なものから、熱暴走のようなひどいものまであります。

3Dプリンターのサーミスタに問題があることを示す、最も一般的な兆候のリストを作成しました。 それでは、見ていきましょう：

サーマルランナウェイ

熱暴走とは、サーミスタの不良による最悪のシナリオで、不良センサが誤った温度をプリンタに供給し、プリンタがヒーターカートリッジに無限に電力を供給し続け、ホットエンドが溶けてしまうことを言います。

熱暴走は、プリンターだけでなく、その周辺を破壊する火災を引き起こす可能性があり、非常に危険です。 幸い、ほとんどのメーカーは、これを防ぐためのファームウェアの安全策を用意しています。

通常より高いプリント温度

材料には通常、推奨印刷温度が記載されていますが、プリンターが材料を押し出すのに定格温度より高い温度を必要とする場合、サーミスタが故障している可能性があります。

サーミスタの診断テストをしてみるとわかります。

サーミスタの不具合による症状には、以下のようなものもあります：

• 温度の問題でプリントミスが多発。
• 温度表示の乱高下。

サーミスタが割れると故障してしまうので、それを防ぎたい。 サーミスタが割れる原因は、ほとんどの場合、サーミスタを固定しているネジが固すぎて、ショートしてしまうことにある。

サーミスタはホットエンドにしっかりと押し付けるのではなく、固定する必要があるため、ネジは半回転程度、少し緩めにしてください。

サーミスタはかなり安価なのが良いところです。

3Dプリンターに最適なサーミスタの交換方法

3Dプリンター用のサーミスタを選択する場合、適切なものを入手するために考慮すべきポイントがいくつかあります。 それらについて見ていきましょう。

その中で最も重要なのが抵抗値で、サーミスタの抵抗値が重要です。 サーミスタが測定できる温度の範囲を決定します。 3Dプリンター用サーミスタの抵抗値は、100kΩが主流です。

サーミスタが測定できる温度の大きさを決める温度範囲も重要な要素です。 FDMプリンターで使用できる温度範囲は-55℃～250℃とされています。

最後に、サーミスタの品質についてです。 サーミスタは、その材料によって、感度や耐久性に高い影響を与えます。

アルミサーミスタは熱伝導率が高いのですが、グラスファイバーは熱伝導率が低いため、最高の品質を得るには、アルミサーミスタと脚部にグラスファイバーなどの適切な絶縁体を使用することをお勧めします。

上記のすべての要素を基準として、3Dプリンターに最適な市販のサーミスタをいくつかリストアップしました。 それではご覧ください。

HICTOP 100K ohm NTC 3950 サーミスタ

HICTOP 100K Ohm NTC 3950サーミスタは、3Dプリンターで使用した後、多くの人がその便利さに言及しています。 あなたのニーズに合わせて十分な長さがあり、あなたの3Dプリンターにぴったりの仕事です。

事前にファームウェアが正しく設定されていることを確認する必要があります。

Ender 3やAnet 3Dプリンター、その他多くの製品にサーミスタを搭載している場合、これは非常にうまく機能するはずです。

このサーミスタはPrusa i3 Mk2sのベッドに問題なく装着できます。 温度範囲は300℃まではOKで、それ以上の温度になるとサーモカプラが必要になってきますね。

Creality 3Dプリンター用NTCサーミスタ温度センサー

サーミスタは、Creality社のNTCサーミスタがあり、Ender 3、Ender 5、CR-10、CR-10Sなどがあります。 サーミスタを使用する3Dプリンターは、基本的にすべてこれを使用します。

ヒートベッドやエクストルーダーと一緒に、思い思いにお使いください。

温度精度±1％のサーミスタを5個同梱しています。

Marlinで温度センサーの番号を "1 "に設定しておくと、より効果的です。

3Dプリンターで何らかの最低温度エラーが発生した場合、これを使えば間違いなく救済されるでしょう。

ほとんどの人が、これを装着して問題なく動作し、また万が一のために予備を用意しておくという、ポジティブな経験をしています。

エンダー5プラスを購入したあるユーザーは、温度測定値が-15℃または最大355℃でした。サーミスタをこれに変更することで問題を解決しました。

エンダー3では少し足りないという声もあり、ファンやヒーターカートリッジの配線をアセンブリの上でループ状にし、スリーブを使用してまとめる必要がありました。

サーミスタを接続し、必要であればハンダ付けすることも可能です。

エンダー3では、他の人が直接プラグ交換で使っていますが。