デルタ型3Dプリンター出来るかな　造形不良多発とノズル0.3mm化編

設定の調整やPolyplusのPLA、ノーブランド安価PLA、キョーラク（フィラメント工房）のABS、ノーブランド安価ABS等色々なフィラメントを試したりSlic3rのバージョンアップがあったりキャリアの駆動をリニアガイドに変更したりしているうちに、造形がガタガタになる症状が出てしまった。

造形が上手く行かない場合考えられる要因は多々ある。多々あるが故に複数要因がからむと厄介である。トラブルシューティングは別記事にまとめる予定だが、今回発生した積層ズレと射出不良について紹介する。

まず、積層ズレであるが、リニアガイドに換装後積層ズレが発生し、GT2ベルトのテンションを上げることで改善したが、また積層ズレが発生してきた。考えられる事としては

モーター脱調
フィラメント自体や押出量によるもの
ネジの緩み
キャリアのブレ

等があるが、ネジはしっかり締まっているしフィラメントを交換したり押出量を変えてもあまり変化は見られない。中華製リニアガイドが精度良くなかったのだろうか・・・と色々考えていたが、ステッピングモーターの電圧が足りていないのかも？と制御基板のステッピングモータードライバーの調整つまみをいじったり電圧を計ったりしていた所、どうもX軸のモータードライバーが壊れてしまった様で、X軸モーターが振動するだけで動かなくなってしまった。

X軸の電圧調整つまみの電圧を確認しても電圧が出ない。抵抗値を調べると通常5KΩ程度なのだが、100Ωぐらいしかない。ICが壊れたかと思ったが、可変抵抗が壊れた様だ。可変抵抗だけA4988のモジュール（一体型はDRV8852のICが使われているが可変抵抗はほぼ同じ様に見える）と交換すれば動くかもしれないと思ったが、外す際パターンを剥がしてしまい完全にお亡くなりに。

一体型専用コントロールボードは見た目すっきりしていて良いが、モータードライバー等が故障してしまった場合にモータードライバーのモジュール1個だけ差し替えたり、シールドだけ差し替えたりが出来ず、AC電源入力もジャック一つなのでヒートベッド追加の際に電源確保が困難など結構不便な点が多い（RAMPSシールドだとモーターやホットエンド用5Aとヒートベッド用11Aと電源入力が分かれており電源との接続もネジターミナルとなっているが一体型はACジャックにまとめて供給）。

シールドとドライバーモジュール式は不恰好だが、モータードライバーモジュールが壊れた場合等は簡単・安価に交換できる点が良い。一体型は見た目は良いが故障時高くつく上代替品の入手性が悪い。

RAMPS 1.4シールド。緑のパーツが電源用ネジターミナル。

基板を交換後気を取り直し再度調査を進めて行くと、造形不良の原因の一つはガラス台座にあった。

3D造形中、特にハニカム形式のフィルパターンを利用しているとかなりの振動が発生する。台座がしっかりと固定されていないと、当然造形物自体が動く。ガラス台座は100円ショップで買ってきたカラーボードをやや大きめにカットし、そこにはめ込む形でガラス台座を固定していたが、何度も台座を脱着しているうちにカラーボードが変形し（材質は弱い）、抑えが緩くなってしまった様だ。

台座をしっかりと固定するために、台座固定パーツを作成。簡単に脱着できるように、パーツ自体はビームにしっかり固定し、台座の固定にはシリコンゴムを取り付けた手回しM4ネジを使う事にした。シリコンゴムは振動防止用としてパソコン工房で購入したもの。台座の水平調整はパーツ自体の高さを変えて作成した。PLAで出力し、ねじ切りタップでM4ネジ穴を空けた。

データはthingiverseに上げている。

http://www.thingiverse.com/thing:903460

これで台座はしっかりと固定され、造形中に台座がぶれる事はなくなった。しかし、造形してみると層間のズレは無くなったが表面がガタガタしている。試しに円柱と四角柱のモデルを出力してみると、片面は綺麗に出ているが反対側に行くにつれガタガタが酷くなっている。

片側が綺麗だが反対側がガタガタと言うのは不可解な現象である。片面が揃っていると言う事はノズル位置はズレていない。デルタ型は直線でも3つのモーターが駆動するので、片面だけ駆動がおかしくなると言うのも考えにくい。

しばらく原因に悩んだが、ノズル詰まりが怪しい事に気が付いた。PLAやABS等のフィラメントを交換したり色々やっているので、ノズル片側に焼け焦げたフィラメントが残っているとすると、ノズルの片側だけ射出が上手く出来ず片面だけガタガタになるのも頷ける。

ノズルを見てみようと久しぶりにホットエンドを外してみると、えらい事になっていた。

造形失敗時ホットエンドにフィラメントがべったりついてしまう事もあるが、そうやってついたフィラメントの焦げた部分で汚れてしまっている。

ルーターにワイヤーブラシを取り付け、ガリガリと焦げを落とす。ホットエンドの予備も幾つか購入しておいた方が良さそうだ。

ノズルを外してマイクロスコープで見てみると、なんだか射出口がガタガタである。また、白いフィラメントの一部に黒い塊の様なものが見える。恐らくこの黒い塊が射出不良の原因なのだろう。

交換用に購入しておいた新品のノズルを見てみると、綺麗に円形に口があいている。造形中に真鍮の口がガタガタになるくらい削れると言うのも考えにくいので、使用していたノズル自体もハズレだった様だ。（もしかしたらワイヤーブラシで削ったせいかもしれない。が、口が中央からずれている点から品質が良く無い品である事は確か）。新品に交換する事で出力が綺麗になった。

台座固定とノズルを新品に交換して造形不良が直った所で、交換用ノズル購入時0.4mmに加え0.3mmと0.2mmのサイズも注文しておいたので0.3mmのノズルに挑戦してみる。0.2mmは細かい分造形時間が増える事と調整がやっかいらしいので、いずれ気が向いたら挑戦しよう。

ノズルの換装自体は簡単。ノズルを交換し、スライサーの設定でノズル径を0.3mmに設定するだけ。

少しテストしてみた所動作良さそうだったので、調子に乗って少し大きい鉛筆立てを作ってみる事にする。123D Designでさくっとデザインし、出力。これくらいのモデルならすぐに作れて便利すぎる。

さぁ、いざ出力と思ったら1回目はしばらくしてフィラメント絡まりにより失敗。安価フィラメントはたまに絡まりがあるので注意が必要だ。

Polyplusのフィラメントに交換し、再度挑戦。が、なぜか途中で思いっきりズレが生じえらい事に。Gcodeを検証してみても、Gcodeデータ自体は問題なさそうなのでPCとの通信エラーを疑いSDカードにGcodeを保存し、単体で動かしてみるも同じ様に途中でズレが発生。ただし、ズレが発生した位置は微妙に異なっているのでデータによるものではなさそうだ。ズレが発生する地点までは綺麗に出力出来ている。

途中で思いっきり射出位置がズレるなんて訳が分からないよ・・・。

初回造形失敗時、造形完了まで5時間以上、失敗地点で2時間近く経過していたので2回目からはスピードを1.5倍にし、空白移動（造形無し移動）を150mmから200mmに変更したため、もしかしたら空白移動が多くなってくる造形地点でステッピングモーターが追いつかず脱調しているのかもしれない。

しかし、ここまでで既に造形開始から5時間以上経過している上失敗地点まで1時間以上かかるため微調整で再挑戦するには時間もフィラメントももったいない。スライサーをSlic3rからCuraEngineに変更して再挑戦する事にした。速度は懲りずに最速で設定。

見守る事（実際にはちょこちょこ心配しながらたまに確認する程度だが）数時間、今度は無事造形が完了した。Slic3rだと推定時間4時間半程度だったのが、CuraEngineは2時間半程度で完了。CuraEngine、なかなか良いかもしれない。

まぁまぁ綺麗に出ている。0.3mmノズル成功。だが、途中何カ所か茶色い筋が入ってしまっている。

温度を結構高めに設定していたので、造形中に反りの影響等で焦げたのかと思ったが、はみ出た部分を触ってみるとぬるっと取れた。恐らく、オイラーに白ごま油を使用しているが、結構多めに入れていたのでスラッジが発生しそれが入り込んでしまったのではないかと推測する。もともと食用油は180度で使用するので、240度等の高温には向いていないのかもしれない。

さて、鉛筆立てであるが奥にクッション素材を貼り付け、中間と手前に100円ショップのカラーボードを加工したパーツを接着剤で取り付け。