こんにちは！
「太平洋3DプリンターLab」を運営している、藤川太平洋です😊
3Dプリンターで印刷するとき、とくに重要なのが、
初期レイヤー
です。
スライサー（3Dモデルを印刷用のデータへ変えるソフト）では、
- 初期レイヤー
- 第一層
- ファーストレイヤー
- First Layer
などと書かれています。
さらに、初期レイヤーについて調べていると、
ベッド密着
Zオフセット
という言葉も出てきます。
「初期レイヤーは、ほかの層と何がちがう？」
「Zオフセットは何を調整する数字？」
「プレートへ付かないときは、どこを確認すればいい？」
と迷ってしまいますよね。
初期レイヤーは、その上に作られるすべての層を支える土台です。
ここで失敗すると、その後の設定が合っていても、印刷を最後まで続けることはできません。
今回は、初期レイヤーの役割やベッド密着、Zオフセットとの関係を、初心者向けに紹介していきます！🙌
- 初期レイヤーは最初に印刷される層
- ベッド密着は造形物がプレートへ付くこと
- よい初期レイヤーは線どうしが自然につながっている
- Zオフセットはノズルとプレートの距離を補正する値
- ノズルがプレートから遠すぎるとどうなる？
- ノズルがプレートへ近すぎるとどうなる？
- 最近のプリンターでは自動調整されることもある
- ベッド密着はZオフセットだけで決まらない
- 初期レイヤーには専用の設定がある
- Zオフセットを調整する前に確認する順番
- スカート・ブリム・ラフトは密着を助ける補助設定
- ウォーピングは端が反って浮き上がる現象
- 光造形方式ではボトムレイヤーが土台になる
- 光造形ではZオフセットよりプレート調整が重要
- 迷ったら標準設定と小さなテストから始めよう
- まとめ：初期レイヤーは造形物全体を支える土台
- 最後に
初期レイヤーは最初に印刷される層
初期レイヤーとは、
ビルドプレートへ最初に印刷される層
です。
ビルドプレートとは、造形物を作るための板です。
「プリントベッド」や、単に「プレート」と呼ばれることもあります。
FDM方式（フィラメントを熱でやわらかくし、一層ずつ積み重ねる方式）では、ビルドプレートの上へ最初の線を並べ、その上へ何層も材料を重ねていきます。
つまり、初期レイヤーは、
造形物全体を支える土台
です。
最初の層が正しく付いていないと、印刷の途中で造形物が動いたり、プレートから外れたりすることがあります。
ベッド密着は造形物がプレートへ付くこと
初期レイヤーがビルドプレートへきちんと付くことを、
ベッド密着
と呼びます。
ベッド密着が弱いと、次のような問題が起こります。
- 最初の線がプレートへ付かない
- 印刷中に造形物がずれる
- 角や端が浮き上がる
- 造形物が途中で外れる
- ノズルが造形物を引きずる
反対に、強く付きすぎても、完成品を外しにくくなったり、プレートの表面を傷めたりすることがあります。
目指すのは、
印刷中は外れず、完成後は無理なく取り外せる状態
です。
よい初期レイヤーは線どうしが自然につながっている
初期レイヤーが正しく印刷されている場合は、フィラメントの線が少し押しつぶされ、となりの線と自然につながります。
表面はおおむね平らで、大きなすき間や盛り上がりがありません。
一方、ノズルとプレートの距離が合っていないと、線の見え方が変わります。
| 初期レイヤーの状態 | 見え方 |
|---|---|
| ノズルが遠すぎる | 線が丸く、となりの線との間にすき間ができる |
| 適切な距離 | 線がほどよく広がり、自然につながる |
| ノズルが近すぎる | 線が強く押しつぶされ、盛り上がりやかすれが出る |
初期レイヤーは、単にプレートへ付いていればよいわけではありません。
強く押しつぶしすぎると、底面の形や寸法がくずれることがあります。
Zオフセットはノズルとプレートの距離を補正する値
初期レイヤーの状態に大きく関係するのが、
Zオフセット
です。
Zオフセットとは、
ノズルとビルドプレートの上下方向の距離を補正する値
です。
3Dプリンターでは、横方向をX軸、前後方向をY軸、上下方向をZ軸と呼びます。
Zオフセットを調整すると、印刷を始めるときのノズルの高さを、わずかに上下させられます。
ノズルが高すぎる場合は、フィラメントをプレートへ十分に押し付けられません。
反対に、ノズルが低すぎる場合は、材料を強く押しつぶしたり、ノズルがプレートへ接触したりするおそれがあります。
ノズルがプレートから遠すぎるとどうなる？
ノズルとプレートの距離が遠すぎると、フィラメントが上から置かれるだけの状態になります。
この場合は、
- 線と線の間にすき間ができる
- フィラメントが丸いまま残る
- 指で触るとかんたんにはがれる
- 曲がる部分で線がずれる
- 印刷中に造形物が外れる
といった症状が出やすくなります。
スカート（造形物の周囲へ印刷する確認用の線）を見たときに、線がプレートへ付かず、ノズルへ引っぱられている場合も、距離が遠い可能性があります。
ただし、プレートのよごれや温度不足でも似た症状が起こります。
線が付かないからといって、すぐにZオフセットだけを変更しないようにしましょう。
ノズルがプレートへ近すぎるとどうなる？
ノズルとプレートの距離が近すぎると、フィラメントが強く押しつぶされます。
この場合は、
- 線のふちが盛り上がる
- 表面がざらつく
- フィラメントが出にくくなる
- ノズルが印刷済みの線をこする
- 底面が横へ広がる
といった症状が出ることがあります。
極端に近い場合は、ノズルがプレートを傷つける可能性もあります。
印刷中にノズルがプレートへ接触しているように見える場合は、すぐに印刷を停止して状態を確認しましょう。
最近のプリンターでは自動調整されることもある
最近の家庭用3Dプリンターには、プレートの高さやノズルとの距離を、自動で確認する機能が付いているものがあります。
プレートの傾きや高さを測る機能は、
オートベッドレベリング
などと呼ばれます。
Bambu Lab A1のように、印刷前の調整を自動で行う機種では、利用者が毎回手作業で高さを合わせる場面は少なくなっています。
ベッド密着はZオフセットだけで決まらない
初期レイヤーが付かないとき、Zオフセットだけが原因とは限りません。
ベッド密着には、いくつかの要素が関係します。
プレートのよごれ
プレートを手で触ると、皮脂が付きます。
見た目にはきれいでも、フィラメントが付きにくくなることがあります。
使用しているプレートの説明に合った方法で、表面をそうじしましょう。
プレートの種類
スライサーで選んだプレートと、実際に取り付けているプレートがちがうと、温度やノズルとの距離が合わない場合があります。
印刷前に、正しいプレートが選ばれているか確認します。
プレート温度
プレート温度が低すぎると、フィラメントが早く冷え、初期レイヤーが付きにくくなることがあります。
反対に、高すぎると底面がやわらかくなりすぎたり、完成品を外しにくくなったりします。
初期レイヤーの速度
最初の層を速く印刷しすぎると、フィラメントがプレートへ付く前にノズルが移動してしまうことがあります。
そのため、初期レイヤーだけ速度を下げる設定がよく使われます。
フィラメントの状態
湿気を吸ったフィラメントや、温度が合っていないフィラメントでは、材料が安定して出ないことがあります。
ノズルから出る線が乱れている場合は、フィラメントの状態も確認しましょう。
初期レイヤーには専用の設定がある
スライサーでは、初期レイヤーだけ別の条件で印刷できます。
代表的な設定は、次のとおりです。
| 設定 | おもな役割 |
|---|---|
| 初期レイヤーの高さ | 最初の1層をどれくらいの厚さにするか |
| 初期レイヤー速度 | 最初の層を印刷する速さ |
| 初期ノズル温度 | 最初の層で使うノズル温度 |
| 初期プレート温度 | 最初の層で使うプレート温度 |
| 初期ファン速度 | 最初の層をどれくらい冷やすか |
初期レイヤーを少し厚くすると、小さな高さの差を受け止めやすくなります。
速度を下げると、フィラメントがプレートへ付くための時間を確保しやすくなります。
初心者のうちは、用意されている標準設定から始めましょう。
Zオフセットを調整する前に確認する順番
初期レイヤーがうまく付かない場合は、原因を順番に確認します。
おすすめの流れは、次のとおりです。
- プレートをそうじする
- プレートとフィラメントの設定を確認する
- ノズルの先に材料が付いていないか確認する
- 自動調整やベッドレベリングをやり直す
- 必要な場合だけZオフセットを少しずつ変える
一度に温度、速度、Zオフセットをすべて変更すると、
「どの設定が原因だったのかわからない！」
となります😇
設定を変える場合は、一つずつ試しましょう。
また、Zオフセットの数字が増えたときにノズルが上がるのか下がるのかは、プリンターやソフトによって表示の考え方が異なる場合があります。
変更前に、使用している機種の説明書を確認してください。
スカート・ブリム・ラフトは密着を助ける補助設定
初期レイヤーを安定させるために、
- スカート
- ブリム
- ラフト
を使うことがあります。
スカートは、造形物の周囲へ線を印刷し、材料の出方や初期レイヤーの状態を確認するものです。
ブリムは、造形物の底面から外側へ薄い縁を広げ、接地面を増やします。
ラフトは、造形物の下へ別の土台を作り、その上へ本体を印刷します。
ブリムやラフトはベッド密着を助けますが、プレートのよごれや、極端にずれたZオフセットを直すものではありません。
まず基本的な状態を整えたうえで、必要な場合に使いましょう。
ウォーピングは端が反って浮き上がる現象
初期レイヤーが付いていても、印刷の途中で造形物の角や端が持ち上がることがあります。
この現象は、
ウォーピング
と呼ばれます。
温められたフィラメントは、冷えると少し縮みます。
造形物の場所によって冷え方に差があると、縮もうとする力によって端が浮き上がることがあります。
ウォーピングには、
- フィラメントの種類
- プレート温度
- 室温や風
- 造形物の形
- ベッド密着
などが関係します。
ウォーピングは原因と対策が多いため、別の記事でくわしく紹介します。
光造形方式ではボトムレイヤーが土台になる
液体のレジンへ光を当てて固める光造形方式でも、最初の層はとても重要です。
光造形では、ビルドプレートへ最初に作る数層を、
ボトムレイヤー
と呼びます。
光造形用のスライサーでは、
- ボトムレイヤーの数
- ボトム露光時間
- 遷移レイヤー
- ラフトの形
などを設定します。
露光時間とは、液体レジンへ光を当てて固める時間です。
最初の数層は、通常の層より長く露光し、ビルドプレートへ強く付ける設定がよく使われます。
光造形ではZオフセットよりプレート調整が重要
FDM方式では、ノズルとプレートの距離をZオフセットで補正します。
一方、光造形にはフィラメントを出すノズルがありません。
そのため、同じ意味でのZオフセットを調整するのではなく、
- ビルドプレートの水平
- Z軸の原点
- ボトム露光時間
- ボトムレイヤーの数
- プレート表面の状態
などを確認します。
ボトム露光時間が短すぎると、造形物やラフトがプレートへ付かないことがあります。
反対に、長すぎると強く付きすぎたり、底面が横へ広がったりすることがあります。
光造形でも、強く付ければよいわけではありません。
プリンターとレジンに合った標準設定から始めましょう。
迷ったら標準設定と小さなテストから始めよう
初期レイヤーには、Zオフセット、温度、速度、プレートの状態など、さまざまな要素が関係します。
最初からすべてを変更する必要はありません。
まずは、
- メーカーの標準設定を使う
- プレートをきれいにする
- 自動調整を行う
- 小さなテストモデルを印刷する
- 初期レイヤーの線を確認する
という流れがおすすめです。
線が離れているのか、強く押しつぶされているのかを確認してから、必要な設定だけを変えましょう。
まとめ：初期レイヤーは造形物全体を支える土台
初期レイヤーとは、ビルドプレートへ最初に印刷される層です。
おもなポイントをまとめると、
- 初期レイヤーは造形物全体の土台になる
- プレートへ正しく付くことをベッド密着と呼ぶ
- Zオフセットはノズルとプレートの距離を補正する
- 近すぎても遠すぎても初期レイヤーは乱れる
- 光造形ではボトムレイヤーと露光時間が重要になる
というものです。
初期レイヤーが付かない場合は、Zオフセットだけを疑うのではなく、プレートのよごれ、温度、材料設定なども順番に確認しましょう。
プリンターに自動調整機能がある場合は、まず標準設定と自動調整を使い、それでも問題があるときに細かな設定を見直すのがおすすめです😊
最後に
ここまでお読みいただき、ありがとうございました！
初期レイヤーは、数時間かかる印刷全体を支える、とても大切な部分です。
印刷を始めたらすぐにその場を離れず、最初の線がきれいにプレートへ付いているか確認してみてください。
初期レイヤーの見え方がわかるようになると、印刷に失敗したときも、原因を見つけやすくなります！
このサイトでは、3Dプリンターの設定や専門用語について、初心者向けにわかりやすく紹介しています。
最後までお読みいただき、ありがとうございました！🙌✨