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カーボンファイバーは3Dプリントできる上位素材ですが、エンダー3で3Dプリントできるのか疑問に思われる方も多いと思います。この記事では、エンダー3でカーボンファイバーを正しく3Dプリントする方法を詳しく解説します。
エンダー3での炭素繊維の3Dプリントについて、さらに詳しい情報をご覧ください。
エンダー3はカーボンファイバーを印刷できるのか？
はい、エンダー3は、PLA-CF、ABS-CF、PETG-CF、ポリカーボネート-CF、ePA-CF（ナイロン）などの炭素繊維（CF）入りフィラメントを3Dプリントできます。 高温フィラメントについては、エンダー3は高温に達するためのアップグレードが必要です。 在庫のエンダー3は、炭素繊維のPLA、ABS、PETGバリエーションを処理できます。
どのようなアップグレードが必要かは、次の項目でお話しします。
このユーザーが、AmazonのSUNLUカーボンファイバーPLAを使用してEnder 3で3Dプリントした素敵なスプールホルダーをご覧ください。 彼は、標準の0.4mmノズル、0.2mmレイヤー高、プリント温度215℃を使用しました。
E3とEnder3のカーボンファイバーPLAを使った印刷品質がとても気に入っています。
炭素繊維フィラメントは、基本的には、基材に小さな繊維を何本か結合させることで、それぞれの素材が持つ本来の性質を変化させるものです。 その結果、冷却時の収縮や反りを抑えることができると言われており、部品の安定性を向上させることができます。
あるユーザーは、強度よりも印刷品質を重視してカーボンファイバーで印刷した方がいいと言っていました。 実際のカーボンファイバーは重量で強度が出ますが、3Dプリントしたカーボンファイバーは強度が出ないので、強度だけを求めるならナイロン単体で3Dプリントした方がいいと思います。
eSUNカーボンファイバーナイロンフィラメントを使用したエンダー3への3Dプリントをご覧ください。 その質感に多くの賞賛をいただきました。
炭素繊維のナイロンフィラメントがすごい！ 3Dprintingからender 3にプリントしました。
カーボンファイバーは強度を高めるものではなく、剛性を高め、反りの可能性を減らすものなので、フィラメントによっては素晴らしい結果が得られるという意見もあります。 PLA＋CFのようなものは、PLAがすでにかなり硬いので、あまりお勧めできないそうです。
ナイロン＋CFは、ナイロンは強度が高いが柔軟性があるため、この2つを組み合わせると、より硬くなり、さまざまなエンジニアリング用途に最適です。 ABS＋CFも同様です。
また、炭素繊維のフィラメントは、変形温度を上げることができるので、より熱に強いというメリットもあります。
このユーザーは、エンダー3でカーボンファイバーPETGを3Dプリントし、コミュニティ全体を感動させる美しい仕上がりを達成しました。
カーボンファイバー製のペットがとても美しいです。
エンダー3（プロ、V2、S1）で炭素繊維を3Dプリントする方法
エンダー3プリンターでカーボンファイバーを正しく3Dプリントするためには、いくつかのステップが必要です。
エンダー3で炭素繊維のフィラメントを3Dプリントする方法を紹介します：
- 炭素繊維入りフィラメントを選ぶ
- オールメタルホテンドを使用する
- 焼入れ鋼ノズルを使用する
- 湿気を取る（Get Ridge of Moisture
- 適切な印刷温度を見つける
- 適切なベッド温度を見つける
- 冷却ファン回転数
- ファーストレイヤの設定
1.炭素繊維入りフィラメントを選ぶ
今日の市場では、Ender 3でプリントするために選択できる炭素繊維入りフィラメントの選択肢がいくつかあります。最適な炭素繊維入りフィラメントを選択するためには、3Dプリントしたオブジェクトで何をするつもりかを知ることが重要です。
炭素繊維のフィラメントには、いくつかの選択肢があります：
- カーボンファイバーPLA
- カーボンファイバーABS
- カーボンファイバーフィルドナイロン
- カーボンファイバーPETG
- カーボンファイバーASA
- カーボンファイバー・ポリカーボネート
カーボンファイバーPLA
カーボンファイバーPLAは非常に硬いフィラメントで、柔軟性に欠ける反面、カーボンファイバーが構造を支えるため剛性が高く、サポート、フレーム、ツールなどの材料として最適です。
曲げたくないものを3Dプリントする場合、カーボンファイバーPLAが最適です。 このフィラメントは、ドローンビルダーやRCホビイストの間で多くの愛用者を得ています。
アマゾンのIEMAI Carbon Fiber PLAのようなものをお勧めします。
カーボンファイバーPETG
カーボンファイバーPETGフィラメントは、反りのない印刷、容易なサポート除去、優れたレイヤーの接着に優れたフィラメントです。 カーボンファイバー充填フィラメントの中で最も寸法的に安定したフィラメントの1つです。
PRILINEのカーボンファイバーPETGフィラメントをAmazonでチェックする。
カーボンファイバーフィルドナイロン
炭素繊維入りナイロンは、炭素繊維フィラメントのもう一つの優れた選択肢です。 通常のナイロンと比較すると、圧縮率は低いですが、耐摩耗性は高いです。 最も頑丈なフィラメントの一つなので、医療用途の3Dプリントによく使われます。
また、質感、層の密着性、価格など、素晴らしい結果が得られるため、最も推奨される炭素繊維入りフィラメントの一つです。
また、このフィラメントは高温に耐えることができるので、モーターエンジンの部品など、熱に耐えて溶けることなく3Dプリントすることができます。
特にSainSmart ePA-CF Carbon Fiber Filled Nylon Filamentは、Amazonの出品レビューで確認できるように
YouTubeのMaking for Motorsportで、Ender 3 Proでカーボンファイバーナイロンを3Dプリントする素晴らしい動画が公開されましたので、以下にご紹介します。
カーボンファイバー・ポリカーボネート
カーボンファイバーポリカーボネートは、通常のポリカーボネートに比べて反りが比較的少なく、夏の日の熱い車にも耐えられる耐熱性と強靭さを兼ね備えた素晴らしい質感の外観を生み出します。
カーボンファイバー・ポリカーボネートフィラメントは、非常に剛性が高く、重量に対する強度が高いため、非常に信頼性の高いフィラメントと言えます。
関連項目: 3Dプリンターのための最適なCura設定 - Ender 3 & MoreAmazonの「PRILINE Carbon Fiber Polycarbonate 3D Printer Filament」の出品レビューで推奨されているように、機能的なパーツを3Dプリントするのに最適なフィラメントと言えますね。
2.オールメタルホットエンドを使用する
ナイロンやポリカーボネートのような高温の炭素繊維フィラメントを扱う場合は、オールメタルホットエンドにアップグレードするのがよいでしょう。 そうでない場合は、エンダー3ホットエンドをそのまま使用することができます。
あるユーザーは、Micro Swiss All-Metal Hotend（Amazon）を使って、設定をダイヤルで調整した後、カーボンファイバーナイロンの3Dプリントに大成功しました。 もっと安い代替品もありますが、一緒に行ける選択肢の1つです」。
炭素繊維PETGといえども、かなり高温のフィラメントであり、エンダー3のPTFEチューブはこの高温で劣化し始めます。 オールメタルのホットエンドは、PTFEチューブとホットエンドの間に、ヒートブレイクを通してより多くの隙間があることを意味します。
Chris Rileyによる、Ender 3のオールメタルホットエンドへのアップグレードに関する以下のビデオをご覧ください。
3.焼入れ鋼ノズルを使用する
カーボンファイバーフィラメントは一般的なフィラメントよりも研磨性が高いため、ノズルは真鍮やステンレスではなく、焼き入れ鋼を使用することをお勧めします。
注意点としては、硬化鋼ノズルは真鍮に比べて熱伝導率が低いので、印刷温度を5～10℃程度上げたいところですが、Amazonのこの高温硬化鋼ノズルのような良質なノズルを使うことをお勧めします。
また、あるユーザーは、炭素繊維フィラメントなどの研磨材を3Dプリントする際に、Ender 3のMicroSwiss Hardened Steel Nozzleを使用するとより良い結果が得られると勧めています。
レビューによると、Ruby OlssonかDiamondのバックノズルにするか悩んでいたところ、コストパフォーマンスの高いこのノズルに出会ったそうです。 PLA、カーボンファイバーPLA、PLA+、PETGで問題なくプリントできたそうです。
また、別のユーザーは、炭素繊維PETGを260℃でプリントし、その素材の3Dプリントの出来栄えに満足しているそうです。
関連項目: 3Dプリンターの最高温度を上げる方法 - Ender 3もし、あなたが硬化鋼のノズルを使うことにまだ納得していないなら、他のユーザーが80グラムの炭素繊維PETGが真鍮のノズルに与えた影響について、素晴らしい画像を共有しています。 炭素繊維フィラメントは、真鍮などの柔らかい金属に使う場合、フィラメントのサンドペーパーと同じだと考えていいでしょう。
ModBotは、Ender 3でカーボンファイバーナイロンを3Dプリントする素晴らしいビデオを公開しています。その中で、ノズルを交換するセクションがあり、Ender 3にMicro Swissの硬化鋼ノズルを取り付けています。
4.湿気をとる
炭素繊維入りナイロンなどの炭素繊維フィラメントの3Dプリントを成功させるためには、湿気を取り除くことが重要なステップとなります。
炭素繊維入りナイロンや炭素繊維入りPLAなどのフィラメントは吸湿性があるので、湿度をコントロールするために乾燥した箱で保管する必要があります。
数時間放置しただけでも、フィラメントが湿気の影響を受け始めることがあります。
症状としては、押し出しの際に気泡が入ったり、ポコポコと音がしたり、ストリングが多くなったりします。
炭素繊維PETGで3Dプリントしたユーザーは、以下のような経験をしたそうです。
新しいカーボンファイバーPETGフィラメントを試しているのですが、ひどい糸引きが発生します。 特にこのプリントではプーリーの歯が使えなくなります。 プリント後に砂をかけるのですが、プリント中にこれを減らすためのアドバイスをお願いします。 prusa3d より
SUNLUのフィラメントドライヤーは、フィラメントを入れ、温度をかけて乾燥させることができます。 フィラメントを通す穴もあるので、乾燥中も3Dプリントできます。
5.適切な印刷温度を探す
炭素繊維のフィラメントごとに温度が違うので、フィラメントのメーカーの仕様を調べて、適切な温度を設定することが非常に重要です。
炭素繊維入りフィラメントの印刷温度についてご紹介します：
- カーボンファイバーPLA - 190-220°C
- カーボンファイバーPETG - 240-260°C
- カーボンファイバーナイロン - 260-280°C
- カーボンファイバーポリカーボネート - 240-260°C
また、フィラメントのブランドや製造方法によっても異なりますが、一般的な温度は以下の通りです。
炭素繊維の印刷？ 3Dprintingより
6.適切なベッド温度を探す
Ender 3で炭素繊維フィラメントを3Dプリントするためには、適切なベッド温度を見つけることがとても重要です。
使用する炭素繊維フィラメントによっては、以下のように、適切なベッド温度を見つけられずに3Dプリントを行うと、問題が発生する可能性があります。
ベッド温度70℃は寒すぎるということでしょうか？ ガラスベッドにカーボンファイバーPLAを使っているのですが、3Dprintingより
カーボンフィルドフィラメントのベッド温度について説明します：
- カーボンファイバーPLA - 50-60°C
- カーボンファイバーPETG - 100°C
- カーボンファイバーナイロン - 80-90°C
- カーボンファイバーポリカーボネート - 80-100°C
また、これらは一般的な値であり、最適な温度はブランドやお使いの環境によって異なります。
7.冷却ファン回転数
エンダー3で炭素繊維フィラメントを3Dプリントする際の冷却ファンの回転数については、フィラメントの種類によって異なります。 一般的には、PLAやナイロンなどのメインフィラメントベースの冷却ファン回転数に準じます。
PLA-CFの場合は冷却ファンを100%にする必要がありますが、ナイロンCFの場合は収縮によって反りやすくなるため、冷却ファンはオフにしてください。 ナイロンCFを3Dプリントしたユーザーの中には、20%の冷却ファンで成功したと言っている人もいますよ。
冷却ファンを少しつけておくと、オーバーハングやブリッジの解消に役立ちます。
炭素繊維ポリカーボネートの場合、ファンをオフにするのが理想的です。 スライサーのブリッジングファンの設定で、ブリッジング時のみファンを作動させることもできますが、できればファンを使わないようにしたいところです。
Making for Motorsportの以下のビデオでは、ファンを付けると問題が発生するため、ファンを外した状態でカーボンファイバー充填ナイロンを使って3Dプリントしています。
8.ファーストレイヤの設定
カーボンファイバーフィラメントをベッドに正しく密着させるために、レイヤーの初期速度やレイヤーの初期高さを設定することをお勧めします。 Curaの初期レイヤーの初期速度は20mm/秒で、うまくいくはずです。
レイヤーハイトを20～50％程度高くすることで、ベッド上の材料量を増やし、ベッド表面に密着させることができます。 レイヤーハイト0.2mmの場合、レイヤーハイトは0.28mmで使用することができます。
また、「Initial Layer Flow」という設定もあり、これはパーセンテージです。 デフォルトは100%ですが、これを105%程度まで上げてみて、効果があるかどうか試してみてください。