3Dプリンターユーザーの多くは、3Dプリントの旅のどこかでZバンディングやリブの問題を経験したことがあると思います。 しかし、このZバンディングの問題をどのように解決するのか、簡単な解決策はあるのだろうか、と考えていました。

3DプリンターのZバンディングを解決する最善の方法は、Z軸ロッドがまっすぐでない場合は交換し、PIDでベッド温度を一定にし、3Dプリンターのマイクロステッピングを回避するレイヤー高さを使用することです。 ステッピングモーターの不具合もZバンディングの原因となる場合があるので、主な原因を特定し対処してください。

ここでは、その方法と注意点、そしてZバンディングの問題を解決するためのヒントについて詳しく説明します。

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3DプリンターにおけるZバンディングとは？

3Dプリントの問題は、その見た目から名付けられることが多いのですが、バンディングもその例に漏れません。 Zバンディングとは、3Dプリントの品質が悪くなる現象で、プリントしたオブジェクトに沿って横方向に帯状のものが連なっているようなビジュアルになります。

バンディングの有無は、プリントを見れば一目瞭然です。 下の画像を見ると、太い線と凹みが、実際のバンディングのように見えるのがはっきりわかります。

Zバンディングは、プリントによってはクールな効果に見えることもありますが、ほとんどの場合、私たちのオブジェクトには必要ありません。 硬くて不正確な印象を与えるだけでなく、プリントの構造が弱くなるなどのデメリットがあります。

バンディングが起こることは理想的なことではないと判断できますが、そもそもバンディングが起こる原因は何なのかを調べてみましょう。 原因を知ることで、それを解決し、今後起こらないようにするための最善の方法を判断することができます。

プリントのZバンディングの原因とは？

3DプリンターのユーザーがZバンディングを経験する場合、通常、いくつかの主な問題があります：

• Z軸のアライメント不良
• ステッピングモーターのマイクロステップ化
• プリンターベッドの温度変動
• Z軸のロッドが安定しない

次のセクションでは、これらの問題のそれぞれについて説明し、いくつかの解決策で原因を解決する手助けをすることを試みます。

Zバンディングはどのように修正するのですか？

Zバンディングを解決するために、さまざまな方法を試したがうまくいかなかった、あるいは最近発見して解決策を探したという方。 このセクションでは、Zバンディングを解決するためのガイダンスを提供いたしますので、ぜひご覧ください。

Zバンディングを直すのに最適な方法は

1. Z軸の位置合わせを正しく行う
2. ハーフステップまたはフルステップのレイヤーハイトを使用します。
3. ベッド温度を一定に保つことができる
4. Z軸ロッドの安定化
5. 他軸/プリントベッドのベアリングやレールの安定化

まず見ていただきたいのは、バンディングが均一かオフセットしているかということです。

その原因によって、まず試すべき解決策が異なります。

例えば、3Dプリンターのぐらつきやロッドの動きが主な原因である場合、バンディングの見え方は一定になります。

ここでいうバンディングとは、各レイヤーがある方向に少しずつずれていくことで、片側だけにZバンディングが出る場合は、反対側のレイヤーをオフセット/デプレスする必要があることを意味します。

Zバンディングの原因が層の高さや温度にある場合、全体的に均一で均等なバンディングが得られる可能性が高くなります。

この場合、レイヤーは他のレイヤーと比較して全方向に広くなっています。

1.Z軸を正しく配置する

上の動画は、真鍮ナットを固定するブラケット（Zキャリッジ）の製造が悪いケースです。 このブラケットの製造が悪いと、必要な角度が確保できず、Zバンディングが発生することがあります。

また、真鍮ナットのネジは完全に締め付けてはいけない。

ThingiverseからEnder 3 Adjustable Z Stepper Mountを自分で印刷すると、とても便利です。 別のプリンターをお持ちの場合は、特定のプリンターのステッパーマウントを検索することができます。

フレキシブルカプラは、アライメントを整え、Zバンディングを解消するのにも有効です。 高品質のフレキシブルカプラをお探しなら、YOTINO 5個入りフレキシブルカプラ5mm～8mmをお勧めします。

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2.レイヤーの高さをハーフステップまたはフルステップで使用します。

3DプリンターのZ軸に対して、レイヤーの高さを正しく選択しないと、バンディングが発生することがあります。

より小さな層で印刷する場合、誤差がより顕著になるため、現れやすく、薄い層ではかなり滑らかな表面になるはずです。

マイクロステッピングの値に誤りがあると、この問題を解決するのが難しくなりますが、幸いなことに、これを回避する簡単な方法があります。

私たちが使っているモーターの運動精度を比較すると、モーターは「ステップ」と呼ばれる回転で動いています。 この回転には、どれだけ動くかという値が決まっていて、1ステップ、半ステップで何ミリ動くか決まっています。

しかし、マイクロステッピングの場合、動作の精度が低いという欠点があります。

3Dプリンターのレイヤーの高さに関連するフルステップまたはハーフステップの値を使用することで、エクストルーダーがマイクロステッピングを使用することを避けることは簡単です。

私は最近、マイクロステッピング/レイヤーの高さと、より高品質なプリントを提供する能力についてのセクションを持つ投稿をしました。

基本的に、Ender 3 Pro 3DプリンターやEnder 3 V2の場合、0.04mmのフルステップ値があります。 この値をどのように使うかというと、0.04で割り切れるレイヤー高さ、つまり0.2mm、0.16mm、0.12mmなどだけをプリントします。 これは「マジックナンバー」と呼ばれるもの。

CuraやPrusaSlicerなどのスライサーに、このレイヤーハイトを入力することができます。

3.ベッドの温度を一定に保てるようにする

ベッドの温度が変動すると、Zバンディングが発生することがあります。 テープや接着剤を使用して、ベッドを加熱せずにプリントしてみてください。 これで問題が解決した場合は、温度変動の問題であると考えられます。

ベッド加熱のプロセスには、バンバンベッド加熱とPIDベッド加熱の2種類があります。 バンバンベッド加熱は、3Dプリンターが設定したベッド温度に達すると加熱を停止し、冷却させるものです。

その後、設定されたベッド温度よりもある一定の温度に達した後、再びキックして設定温度に達する。 バンバン、その各温度を何度も繰り返すことを指す。

その結果、ヒートベッドが膨張・収縮し、印刷のばらつきの原因となるレベルになってしまいます。

PID（Proportional, Integral, Differential terms）は、Marlinファームウェアのループコマンド機能で、ベッド温度を特定の範囲に自動調整し、大きな温度変動を止めます。

Tom Sanladererのこの古いビデオでは、かなりよく説明されています。

PIDをオンにしてチューニングする。 M303コマンドを使用する際、エクストルーダーヒーターとベッドヒーターを識別する際に混乱することがあります。 PIDは、プリント中、ベッドの温度を良好で一定に保つことができます。

これは、PIDが定義されていない場合に起こる「バンバン暖房」とも呼ばれます。

これを解決するためには、Marlinファームウェアのconfiguration.hの中の数行を調整する必要があります：

#define PIDTEMPBED

// ... 次のセクションの下 ...

//#define BED_LIMIT_SWITCHING

Anet A8では、以下のように動作しました：

M304 P97.1 I1.41 D800 ;ベッドPID値設定

M500 ;EEPROMに保存する

これは、3Dプリンタのデザインによっては、急激な切り替えがうまくいかないため、デフォルトではオンになっていません。 この操作を行う前に、3DプリンタにPIDを使用する機能があることを確認してください。 ホットエンドヒーターの場合は自動的にオンになっています。

4.Z軸ロッドの安定化

メインシャフトがまっすぐでないと、グラグラして印刷品質が悪くなります。 各ネジ棒の上部にあるベアリングがバンディングの原因になっているので、一連の原因が重なってバンディングがひどくなることがあるのです。

これらの原因を特定し、解決することで、プリントに悪影響を及ぼすバンディングをなくすことができるはずです。

Zロッドのベアリングチェックは良いアイデアです。 世の中にはまっすぐなロッドがありますが、完璧にまっすぐなロッドはないでしょう。

このロッドを3Dプリンターでセットすると、まっすぐでない可能性があり、Z軸が少しずれてしまうのです。

3Dプリンターがベアリングでクランプされている場合、ロッドを通す穴の大きさがぴったりではないため、中心がずれてしまい、余計に左右に動いてしまうことがあります。

このような左右の動きによって、レイヤーの位置がずれてしまい、皆さんがよくご存知のZバンディングが発生するのです。

エクストルーダーキャリッジのプラスチックブッシュのアライメント不良が原因で、印刷工程で振動や不均一な動作が発生することがあります。

このような原因の場合、効果のないレールやリニアベアリングを高硬度レールや高品質なベアリングに交換したいところです。 プラスチック製の押出機用キャリッジをお持ちの方は、金属製のキャリッジもいいかもしれません。

ネジ式のロッドが2本ある場合、片方のロッドを手で少し回転させてみて、両者が同期しているかどうか確認してください。

Zナットの位置が片方だけ高い場合は、4本のネジをそれぞれ少し緩めてみてください。 つまり、基本的には左右の角度を同じにすることで、動きが偏らないようにしています。

5.他軸のベアリングとレールを安定させる/プリントベッド

Y軸のベアリングやレールもZバンディングの原因になるので、ぜひチェックしてみてください。

プリンターのホットエンドを手に持って動かしてみて、どの程度動くか、どの程度ゆとりがあるかを確認するのがよいでしょう。

たいていのものは少しは動きますが、直接的には部品の緩みを大きく見ていることになります。

また、プリントベッドでも同様のテストを行い、ベアリングをシムしてより良いアライメントにすることで、緩みを修正することができます。

例えば、3Dプリンター「Lulzbot Taz 4/5」の場合、この「Anti Wobble Z Nut Mount」は、Zバンディングやグラつきの解消を目的としています。

ファームウェアのアップデートなどは必要なく、3Dプリントしたパーツとそれに取り付ける材料一式（Thingiverseのページに記載されています）だけです。

3Dプリンターの設計によっては、Zバンディングが発生しやすい場合があります。 Z軸を滑らかなロッドで固定し、片方の端にベアリングが付いていて上下に動くネジ式のロッドを使用すると、この問題は発生しません。

多くの3Dプリンターでは、Zステッピングモーターのシャフトに接続されたネジ棒の組み合わせで、内部の金具を介して固定します。 Z軸でプラットフォームを運ぶプリンターをお持ちの場合、プラットフォームのぐらつきによるバンディングが発生することがあります。

3DプリントのZバンディングを修正するために試したいその他のソリューション

• 暖房の効いたベッドの下に段ボールを敷いてみてください。
• ベッドを固定するクリップを端っこに置く
• 3Dプリンターに影響を与える隙間風がないことを確認する。
• 3Dプリンターのボルトやネジの緩みを解消する
• 車輪が十分に自由に動くことを確認する
• スレッドロッドとスムースロッドの切り離し
• 別のブランドのフィラメントを試してみる
• 冷却の問題でレイヤーの最小時間を長くしてみてください
• 3Dプリンターにグリスを塗って、スムーズな動きを実現

3Dプリンターではよくあることですが、主な解決策の1つがうまくいけばいいのですが、そうでない場合は、チェックと解決策のリストを実行し、そのうちの1つがうまくいくかどうかを確認してください！

ベストZバンディングテスト

Zバンディングのテストに最適なのは、ThingiverseのZ Wobble Test Pieceモデルです。 これは縦長の円柱で、3Dプリントして、実際にZバンディングが発生しているかどうかを確認することができます。

あるユーザーは、自分のエンダー5の横線がすごく悪いことに気づき、このモデルを3Dプリントしたところ、ひどい出来栄えになってしまったそうです。

Z軸を分解し、洗浄と注油を行い、動きを確認し、ベアリングとPOMナットを再調整するなどの一連の修正を行い、ようやくバンディングのないモデルが出来上がりました。

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この記事があなたのお役に立てれば幸いです。 Happy Printing！