3Dプリントのほとんどの用途において、寸法精度や公差は、私たちのモデルにおいて大きな意味を持ちません。

一方、高い寸法精度や精度が要求される機能部品を作るのであれば、そこに至るまでに様々なステップを踏んでいきたいものです。

通常、SLA 3Dプリンタは最高の解像度を持ち、寸法精度と公差を向上させますが、よく調整されたFDMプリンタも素晴らしい結果をもたらします。 印刷速度、温度、流量を調整し、最高の寸法精度を得ましょう。 フレームと機械部品を安定させることを確認します。

この記事では、最高の寸法精度を得るために、さらに詳しく解説していきますので、ぜひご覧ください。

3Dプリントの寸法精度を左右する要素とは？

3Dプリントパーツの寸法精度に影響を与える要因を説明する前に、そもそも寸法精度とは何かについて説明します。

印刷物が元のファイルのサイズや仕様とどれだけ一致しているかということです。

以下は、3Dプリントの寸法精度に影響を与える要因の一覧です。

• 機械精度（分解能）
• 印刷用素材
• 対象サイズ
• ファーストレイヤーのインパクト
• 押出不足または押出過多
• 印刷温度
• フローレート

最高の公差と寸法精度を得る方法

3Dプリンターでは、特殊なパーツをプリントする場合、それなりの精度が求められます。 しかし、ハイレベルな寸法精度でプリントしたい場合、以下のような要素があり、記載されている手順と合わせて、そこに到達することが可能です。

機械精度（分解能）

寸法精度を高めようとするとき、まず見ておきたいのは、3Dプリンターが制限している実際の解像度です。 解像度とは、3Dプリントの品質をどれだけ高められるかということで、ミクロン単位で表されます。

通常、XY解像度とレイヤーハイト解像度が表示されますが、これは、X軸またはY軸に沿った各動作の精度を意味します。

計算上、プリントヘッドがどれだけ動かせるかという最低ラインがあるので、その数値が低いほど寸法精度は高くなります。

さて、実際に3Dプリントを行う際には、キャリブレーションテストを実施し、寸法精度がどの程度なのかを把握することができます。

XYZの20mmキャリブレーションキューブ（ThingiverseのiDig3Dprintingが作成）を自分でプリントして、高品質のノギスで寸法を測定することをお勧めします。

ステンレス製のKynup Digital Calipersは、Amazonで最も評価の高いノギスの一つですが、それには理由があります。 0.01mmまでの精度で、とても使いやすいのです。

キャリブレーションキューブを3Dプリントして測定したら、測定値に応じて、プリンターのファームウェアでステップ/mmを直接調整する必要があります。

必要な計算と調整は以下のようになります：

E＝期待される次元

O＝観察された次元

S = 現在の1mmあたりのステップ数

ということになります：

(E/O) * S = あなたの新しい1mmあたりのステップ数

19.90～20.1mmの間の値であれば、非常に良い空間であると言えますね。

All3DPでは、そのことを説明しています：

• 0.5mmを超えると不良となります。
• 平均して±0.5mm以下である。
• 0.2mm以下であれば良い。
• 0.1mm以下が理想です。

必要に応じて調整すれば、目標である寸法精度に近づけることができるはずです。

• XY軸、Z軸の解像度が高い（ミクロン以下）3Dプリンターを使用する。
• SLA3Dプリンターは通常、FDMプリンターよりも寸法精度が優れている
• Z軸に関しては、10ミクロンまでの解像度を得ることができます。
• 通常、20ミクロンから100ミクロンまでの解像度を持つ3Dプリンターを見かけますが

印刷用資材

印刷する素材によっては、冷却後に収縮が発生し、寸法精度が低下することがあります。

もし、素材を変えていて、収縮のレベルに慣れていないのであれば、いくつかのテストを行って、プリントの寸法精度を上げる方法を考えたいものです。

今なら、狙える：

• 異なる素材を使用する場合は、再度キャリブレーションキューブテストを実施し、収縮率を確認します。
• 言及されたプリントの収縮度合いに応じて、プリントを拡大縮小してください。

対象サイズ

同様に、対象物の大きさも重要です。大きな対象物は複雑な問題を生み出すことが多く、そのような大きな対象物では時に不正確さが横行するからです。

• 小さいものを狙うか、大きいものを小さく分割して使う。
• 大きなものを小さなパーツに分けることで、各パーツの寸法精度を高めることができます。

コンポーネントの動きを確認する

3Dプリントの工程では、機械のさまざまなパーツが役割を果たすので、プリントに入る前にすべてのパーツのチェックが必要です。

• 念のため、すべてのテンションベルトを確認し、締め付けます。
• リニアロッドやレールがすべてまっすぐかどうか確認してください。
• また、3Dプリンターのメンテナンスもしっかり行い、リニアロッド&スクリューに少しオイルを使用する必要があります。

ファーストレイヤーを改善する

同様に、最初のレイヤーは、適切に処理されなければ、プリントモデルの寸法精度に長期的な影響を与える可能性があります。

ノズルの位置が高すぎたり低すぎたりすると、レイヤーの厚みに影響し、プリントに大きな影響を与えます。

寸法精度の管理とともに必要なことは：

• ノズルがベッドから十分に離れていることを確認し、完璧な最初の層を得るために
• 最初のレイヤーがうまく出てくるかどうか、ぜひ試してみたいと思います。
• ベッドを正しく水平にし、加熱中も水平であることを確認し、反りを考慮する。
• 非常に平らな面にはグラスベッドを使用する

印刷温度

温度は精度を上げるために重要な役割を果たしますが、高温でプリントしている場合、材料が多く出てしまい、冷却に時間がかかることがあります。

これは、冷えていない前の層が次の層の影響を受ける可能性があるため、プリントの寸法精度に影響します。

• 温度タワーを実行し、印刷の不完全性を低減する最適な温度を見つける。
• 通常、印刷温度を少し下げる（5℃程度）ことで効果があります
• 押し出し不足にならない範囲で、できるだけ低い温度で使用したいものです。

そうすることで、層が冷えるまでの時間を適切に確保し、滑らかで適切な寸法精度を得ることができるのです。

デザインしながら補う

機械の寸法精度を設定した後、軌道に乗ればいいのですが、場合によっては思ったほど精度の高くない寸法が出ることがあります。

私たちができることは、ある部品の設計上の不正確さを考慮し、その寸法を変更した上で3Dプリントすることです。

しかし、YouTubeのチュートリアルやデザインソフトの勉強をすれば、既存のデザインに手を加えることができるようになります。

• 機械の印刷容量を確認し、それに応じたデザインを設定してください。
• 3Dプリンターがある解像度までしかプリントできない場合、重要な部分のサイズを少し大きくすることができます
• 他のデザイナーのモデルを、あなたのマシンの許容範囲に合うように拡大縮小する。

フローレートを調整する

ノズルから出るフィラメントの量は、レイヤーがどれだけ効率よく堆積し、冷却されているかに正比例します。

流速が最適より遅いと隙間ができ、速いとブロブやジットのようなレイヤー上の過剰な材料を目撃することができます。

• 印刷工程に適した流速を見つけるようにしてください。
• フローレートテストで少しずつ調整し、どのフローレートが最良の結果をもたらすか確認します。
• 流速を上げると過剰に押し出され、流速を下げると過小に押し出されることに常に注意する。

この設定は、3Dプリントにおいて、寸法精度に悪影響を及ぼす可能性のある押し出し不足または押し出し過ぎに対処するのに適しています。

Curaの水平展開

Curaのこの設定では、3DプリントのサイズをX/Y軸で調整することができます。 穴が大きすぎる3Dプリントがある場合、水平オフセットに正の値を適用して補正することができます。

逆に、穴が小さい場合は、水平方向のオフセットにマイナスの値を適用して補正する必要があります。

この設定が果たす主役は

• 冷やすと縮むことで起こるサイズの変化を補うのです。
• 3Dプリントモデルの正確なサイズと正確な寸法を得ることができます。
• プリントモデルが小さければプラスの値を保ち、大きければ小さい値を目指します。