反り（ワーピング）

反りと3D印刷のすべて

素材や機械の特性を理解していないと、部品の反り（ワーピング）はほぼ避けられません。ワーピングとは、冷却が不均一であったりベッドへの付着不良が原因で、プリントの角や部品全体が上方に反り返る現象です。

ぜひ「材料科学」ページを確認することを強くおすすめします — なぜワーピングが発生するのかを知ることで、このページを読まずとも問題の診断や修正に役立つ場合があります。

「ビルドプレートに部品が付かない」ページを理解する

ワーピング問題を修正しようとする前に、このページを完全に理解する必要があります。プリントの一部または全体がビルドプレートから離れすぎているか、適切に付着していない場合、ワーピングの発生確率は指数的に高くなります。

ノズルがビルドプレートから遠くなるほどベッド付着が減り、後半で反り上がる可能性が高くなる、という点は比較的理解しやすいでしょう。

収縮率や内部応力が高い素材（例えばABS）ではブリムが必要です。大きな非円形のABSプリントでは、周囲温度を約45°Cに維持できない場合、ABSスラリーが必要になります。

使用している素材を理解し、場合によっては代替素材を検討する

PLAのような素材を使う場合、収縮率が低く内部応力も少ないため（詳細は「材料科学」ページを参照してください）、ほとんどワーピングは発生しません。非常に大きく高密度なPLA部品では加熱ビルドプレートとブリムを使うべきですが、平坦なビルドプレート上のPLAでワーピングが起きるのは非常に稀です。

ABSは全く異なる問題で、押出時に多くの内部応力を持つアモルファス熱可塑性樹脂です。ABSはガラス転移温度が高いためビルドプレートも高温にする必要があり、結果としてベッドと周囲空気の温度差も大きくなります。

ABSは価格や機能面で優れていますが、この要因のために機械上で特定の部品をワーピングなしに作るのが不可能になることがあります。だからこそ、プリントで求める要素や代替素材を使えるかどうかを理解することが重要です。

機械的機能性と手頃さを求め、アセトン蒸気仕上げや高いガラス転移温度を重要視しないなら、かつてはPETGを試すことを勧めていました。現在ではPolymakerの新しいPLAラインとして、当社はPolymax PLAやPLA Proをおすすめします。これらはどちらも非常に高い機械的特性を持ち、耐熱性が問題でなければABSの代替になり得ます。

ガラス転移温度が高くないナイロンの一部素材でもワーピングが起こりやすいです。これは半結晶性で、整列した状態（室温）の方が空間を少なく占め、乱れた状態（押出時）よりも体積が減る構造を持つためです。ナイロンはプリンタベッド上で結晶化してワーピングを引き起こします。とはいえ、当社が提供するナイロンにはWarp Free技術を導入しており、この問題は発生しないはずです。詳細は「材料科学」のページを参照してください。

ポリカーボネートおよびポリカーボネートブレンドには、適切なベッド付着のためにMagigooのPC製品を推奨します。

印刷速度を遅くし、印刷温度を上げる

すべての素材に有効とは限りませんが、ABSやASAでは押出速度を遅くし温度を高めることでワーピングを軽減できます。当社の「材料科学」ページで説明しているように、印刷を遅くすることで素材が応力を解放する時間が増えます。つまり、押出速度を下げるとワーピングが減少します。

押出温度についても同様です。押出温度を上げると素材内部の運動が増えます。運動が増え、応力を解放する時間が増える＝ワーピングが減る、ということです。機械で可能な限りゆっくりABSを印刷し、印刷温度を約250–260°Cまで上げると内部応力が軽減され、それに伴いワーピングも減少します。

密閉環境での印刷

加熱ビルドプレートで部品を印刷すると、周囲温度が不均一な環境で作業することになります。例えば部屋が約30°Cでビルドプレートが110°Cの場合、ビルドプレート近傍の部品は急激な温度変化を受けます。内部応力がワーピングの主原因であることが多い一方で、このような極端な温度差もワーピングを引き起こします。

密閉された機械内で印刷すると、ビルドプレートが放出する熱がこもるため周囲空気がやや高温に保たれます。これにより周囲空気がABSのガラス転移温度に近くなり、素材内の運動が増えて応力解放の時間が増えます。ABSやASAの印刷時は周囲温度を少なくとも50°Cにすることを推奨します。

密閉（または半密閉）プリンターを購入するのは有効ですがコストがかかります。レーザーカットのアクリルといくつかのプリントパーツでDIYエンクロージャを作ることもできますし、オンラインで誰かが投稿した作り方を参照することもできます。

ワーピングの可能性が高い部品を密閉機で印刷する場合、ビルドプレートを印刷温度で5〜10分ほど放置し、周囲空気を温めることを推奨します。ABSでは良好な周囲温度は50°C、理想的には最大65°Cです。ただしその環境ではPLAを印刷すべきではありません。PLAのガラス転移温度付近またはそれ以上になってしまうためです。

周囲空気をこれほど高温にすると多くの問題が発生します。ステッパーモーターやその他の電子部品が過熱し、プリンターが誤動作する可能性があります。可能であれば電源や制御基板をエンクロージャ外に置き、ヒートシンクを十分に配置し、過熱する部位にはファンで冷却する必要があります。

それでも問題が発生する可能性があるため、周囲温度を60°C以上にする前に基本的な熱力学や機械工学の知識を理解しておいてください。

印刷中にビルドプレートが熱を失っていないか確認する

基板（ボード）が過熱していたり、加熱ビルドプレートへの接続に問題がある場合、印刷途中で温度が低下することがあります。印刷開始のみを見て完成時に戻ってくると、ワーピングした部品以外の変化に気づかないことがあります。

レイヤーの剥離（デラミネーション）

これを“ワーピング”の失敗と見なさないかもしれませんが、ほとんど同じ原因で発生します。だからこそ「レイヤーの付着不良」ページを確認する。

層剥離（デラミネーション）

ABSスラリーのような非常に高いベッド付着がある場合でも、開放環境で大きな部品を印刷するとワーピングではなくデラミネーションが発生することがあります。

デラミネーションとは、層間接着の対策を講じていても二つのレイヤーが互いに分離する現象です。これは前述の温度勾配や内部応力が原因ですが、底部のレイヤーがビルドプレートに非常に強く付着している場合に起きます。

プリントの底部が全体を持ち上げて反り返るのではなく、層間付着がこの収縮／内部応力の破断点になることがあります。

これが起きている場合は、スライサー設定を確認するか、環境や使用素材を大幅に変更する必要があります。

当社の経験では、非常に大きなPLAプリントで周囲空気がかなり低温の場合にデラミネーションを経験しています。一方、密閉環境でない高いABSプリントでは回避できないことがあります。

このデラミネーションを防ぐために設定を調整できます。内部の密度が高いほど発生しやすいので、インフィルを減らしシェル（外壁）を少し増やして試してください。素材の応力解放を遅らせ、運動を増やすために遅く、熱く印刷することも有効です。ノズル径を大きくするとレイヤー間の絡み合いが増えます。最も重要なのは周囲温度を高く保つエンクロージャです。

当社のWarp-Free™技術：

この技術はPolymakerのPolyMide™ファミリー（ナイロン系素材）で使用されています。ここまでのページでワーピングの問題とその潜在的な原因について多くを学んできましたが、この技術はワーピングの根本原因の一つである結晶化を解決します。

確かに、ナイロンはプリントが難しい材料として知られています。プリント中に各層内で結晶が急速に形成されると内部応力が発生し、部品の変形を引き起こします。

Polymakerの技術はこの応力を低減するだけでなく、部品の機械的特性を向上させます。技術はポリマーの結晶化速度を遅らせ、各層が印刷される際に短時間で小さな結晶が形成されるのを防ぎます。代わりに、複数の層が結晶形成前に印刷されることで、層間にわたって大きな結晶がゆっくりと形成されます。これらの層を越える結晶は層間接着を大幅に向上させます。これが、Polymakerが印刷後に部品をアニーリングすることを推奨する理由でもあります。アニーリングにより部品は最高の結晶化度に達し、最良の熱的および機械的特性を得られます。

修正方法と注意点の概要 • 「材料科学」ページを当サイトで読んでからこのページを読むことをおすすめします。ワーピングが実際に起きている理由を理解するのに役立ちます。 • 印刷開始時にベッドが水平でZ高さが正しいことを確認してください。 • お好みのベッド付着方法を使用してください。当社はMagigooのラインナップを非常に気に入っています。 • 素材が応力を解放する時間を与え、素材内部の運動を増やすために遅く・高温で印刷してください。 • ブリムを使用して印刷してください。 • 使用する素材に適した印刷設定を把握してください。 • 収縮率と内部応力が低い素材で同様の用途に置き換えを試みてください（Polymax PLA、PLA Pro、PETG、CFR-ABS、PolyMide CoPAなど）。 • 密閉型3Dプリンターを使用するか、機械のためのエンクロージャを作成してください。ただし部品の過熱の可能性を理解しておいてください。 • 印刷中にビルドプレートが温度を維持していることを確認してください。 • デラミネーションはベッド付着が良好な高い部品で発生します。これを修正するには部品の密度を下げる、密閉環境で印刷する、または別の素材を使用してください。 • レイヤーの絡み合いを増やすために大径ノズルで印刷してください。