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# 3Dプリンティング入門
## FDM 3Dプリントとは？
熱溶解積層法（FDM）は、世界中の家庭で最も広く使われている3Dプリント方式です。このプロセスでは、溶かした熱可塑性材料を層ごとに押し出し、次の層を追加する前に各層を冷却・固化させます。
FDMは付加製造法の一種であり、CNCフライス加工のような除去加工とは対照的です。FDMでは、材料を固体ブロックから削り取るのではなく、オーバーハングに使う支持構造を除き、部品そのものに必要な材料だけを使います。これらの支持材は印刷後に取り外して廃棄します。
FDMプリントの独自性は、主に3つの重要な要素にあります。使用する材料、3DモデルをG-code命令に変換するスライスソフトウェア、そして押出システムです。モーターや制御基板のような他の部品はFDM専用ではなく、多くのデジタル製造方式で共通しています。
### FDMプリントの利点
FDMプリントは、3Dプリント方式の中でも最も手頃で導入しやすい方法の一つとされています。SLAやレジンプリントなどの他の技術と比べると、機械も材料もより低コストです。近年はレジンプリンターの価格も下がっていますが、一般的には造形サイズが小さく、消耗品が高価で、使い勝手もあまり良くありません。
FDMで使用できる材料の種類は非常に豊富です。柔軟なフィラメント、カーボンファイバー配合、ナイロン、ポリカーボネート、耐UV性、耐候性の材料などがあります。高温材料も多く入手できますが、多くは囲われた加熱環境を必要とします。市場には何百種類ものフィラメントがあり、それぞれ強度、柔軟性、耐熱性など独自の特性を持っているため、互換性のあるエクストルーダーとホットエンドを備えたプリンターであれば、ほぼあらゆる用途に適した材料を見つけることができます。
レジンベースのプリント方式と比べると、FDMははるかに扱いやすく、きれいです。有害な化学物質を扱う必要がなく、通常は後処理も少なくて済みます。そのため、FDMは初心者向けで、気軽な用途や家庭用により適しています。
### FDMプリントにおける軸移動の理解
FDM 3Dプリントでは、幾何学や一般機械に詳しい人には軸の向きがなじみのないものかもしれません。X軸はツールを左右に動かし、Y軸は前後に動かし、Z軸は上下の動きを制御します。直感に反するように見えるかもしれませんが、この命名規則は3Dプリント業界では標準です。
最も一般的な軸構成は、直交座標方式とCoreXY方式に基づいています。直交座標方式のプリンターでは、各軸がそれぞれ独立したステッピングモーターで制御されます。通常、ビルドプレートはY方向に動き、ホットエンドはX方向に動きます。キャリッジ全体はZ方向に移動します。これらのプリンターはしばしば「ベッドスリンガー」と呼ばれます。
「ベッドスリンガー」プリンターの俯瞰図
Ender 5シリーズのような一部の機種は、直交座標方式のモーター動作を採用しつつ、ビルドプレートが上下に動きます。これらは簡略化のため、しばしば「ガントリー式」プリンターに分類されます。一般に、ベッドがZ軸方向に垂直移動するプリンターはガントリー式とみなされ、ベッドがY軸方向に前後移動するプリンターは直交座標方式、あるいは俗に「ベッドスリンガー」と呼ばれます。
CoreXY機は、2つのステッピングモーターで駆動されるベルトシステムによってX軸とY軸が同期する点が異なります。これにより、より滑らかな動き、Zブレの低減、安定性の向上が可能になります。特に高速印刷時に効果的です。これらの利点によりCoreXYプリンターの人気は高まっており、Bambu LabのX1やP1シリーズなどにも採用されています。
A1やA1 Miniのようなプリンターは、引き続き直交座標方式を採用しており、「ベッドスリンガー」と呼ばれます。
デルタプリンターはまったく異なる原理で動作し、三角形に配置された3本のアームを使ってエクストルーダーを印刷ベッドの上に位置決めします。高速印刷と優れた品質を実現できますが、より高いフレームが必要で、直交座標方式やCoreXY方式よりもコンパクトではありません。設置スペースやセットアップ要件のため、これらの機種ははるかに一般的ではありませんが、非常に優れた結果を出すことができます。
### エクストルーダーの種類：ダイレクトとボーデン
FDMプリンターでは、ダイレクトドライブ式かボーデン式のどちらかのエクストルーダーが使われます。ダイレクトドライブ式エクストルーダーは、プリントヘッドに取り付けられたモーターからフィラメントを直接ホットエンドへ送り込みます。対して、ボーデン式エクストルーダーは離れた位置にあるモーターでフィラメントをPTFEチューブ経由でホットエンドへ押し込みます。
ボーデン方式はプリントヘッドの重量を減らせるため、より高速な移動が可能です。しかし、TPUのような材料（柔軟なフィラメント）では扱いが難しく、糸引きを防ぐためにリトラクション設定を精密に調整する必要があることがよくあります。ダイレクトエクストルーダーは、より高い精度、柔軟素材での扱いやすさ、そして一般により優れた押出制御を提供します。
最近の業界の進歩、たとえば振動補正などにより、ダイレクトドライブ方式の重量面での不利はあまり重要ではなくなりました。その結果、より多くのメーカーが手頃な価格のダイレクトドライブ搭載モデルを提供するようになり、ボーデン構成は以前より少なくなっています。
について詳しくはこちら [エクストルーダー](/polymaker-wiki/polymaker-wiki-ja/ji-ben/3d-printers/diagram-of-a-3d-printer/extruders.md).
## まとめ
* 熱溶解積層法（FDM）は、溶かした熱可塑性材料を層ごとに押し出し、次の層を追加する前に各層を固化させる付加型3Dプリント工程です。
* CNCフライス加工のような除去加工とは異なり、FDMは部品に必要な材料と一時的な支持材だけを使うため、効率が高く、廃棄物も少なくて済みます。
* FDMプリントは、フィラメント材料、G-codeを生成するスライスソフトウェア、そして押出システムという3つの主な要素に依存します。モーターなどの他の部品は、他の製造方式でも共通しています。
* これは最も手頃で導入しやすい3Dプリント方法であり、柔軟性、強化材入り、高耐熱性のフィラメントなど幅広い材料を提供し、趣味用途から業務用途まで対応できます。
* FDMプリンターにはいくつかの動作方式があります。直交座標方式（「ベッドスリンガー」）、ガントリー式、CoreXY（ベルト駆動の同期による滑らかな動作）、デルタ式（三角アームによる高速かつ高精度な位置決め）です。
* エクストルーダーには、ダイレクトドライブ式（柔軟フィラメントの制御のためにモーターがホットエンドに取り付けられる）とボーデン式（軽量で高速な動きを可能にするための遠隔モーター）の2種類があり、現代の改良により、多用途性の面でダイレクト方式がより好まれるようになっています。
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