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造形

高温環境造形での脱調とベアリングダメージ(全般)

この書き込みへの評価 3Point

投稿日時:2016-12-20 21:42:07

このスレッドへの返信はこちら
スレッド主 pacchim

このスレッドは下記スレッドに代表される高温環境造形で発生する脱調とベアリングダメージについて
拡散した情報のまとめと自分なりの試行錯誤結果報告のために立てます。
少ない経験からですが、これらの対策はABS造形で積層密着強度を上げるために必要と考えます。
(以下長文です すみません!)

・付属ABSでの造形不良に付いて(全般)投稿日時:2016-09-19 10:34:08 hasizouさん
・造形時のずれについて(全般)投稿日時:2016-09-20 23:31:01 JUCHANGさん
・自分だけ?(全般)投稿日時:2016-10-17 11:47:22 やじおさん
・温度対策(全般)投稿日時:2016-10-23 18:10:15 konchanさん
・アドバンス設定・ABSについて?(72号)投稿日時:2016-11-17 11:52:27 やじおさん
・大変なことになりました(T_T)(全般)投稿日時:2016-11-20 22:27:00 猫☆爺♪さん
・takapiさん! 教えて下さい。(全般)投稿日時:2016-11-23 08:07:49 やじおさん


まずは先日、”アドバンス設定・ABSについて?(72号)”のスレッド内で返信した私の続報です。
※ドライバーICの冷却対策とX軸モーターの筐体外移設は既に実施済み状態

【続きの対策】
1.ヘッドブロックの冷却
内容
a.ヘッドファンをハイスピードファンに交換(風量4.83CFM → 8.00CFM)
b.ヒートシンクとヘッドブロックの接触面擦り合わせ+オーバークロック用高伝導放熱グリス
c.ノズルシリンダー用Fu●ure 3D Prin●ings製 純銅ヒートシンク取り付け
d.ペルチェ素子によるヘッドブロック冷却

2.X軸ヘッドロッド研磨
内容
 5/1000~1/100mmぐらい耐水ペーパーで水研ぎ ※ノギスでは読み取り不能につき推定値です。


【結果】
マージンアップには繋がっていると考えますが脱調が発生し、根本対策にはならなかった。
前回報告での推定原因は主因では無かったようです。

X軸のベアリングを確認すると、破損には至っていないが黒いオイルが滲み、高温下での動きが悪くなっていた。
他の方々の報告にもベアリングの破損があり、某ベアリングメーカーOBの返信で当該ベアリングは回転平面の
面方向の力に弱いとのことでした。


【高温時の状態確認】
高温下で上記の力が掛かる状況を考えた時にアクリル筐体の熱膨張が要因では?と思い、
常温時と高温時それぞれ3Dプリンター各部の状態を比較しました。(画像参照)

添付画像から、アクリル筐体の熱膨張でベアリング外周の回転平面(フランジ)を外方向に押す力が掛かります。
ベアリングに貫通しているスライダーロッドはアクリルより膨張率が約一桁低いのでビスで固定されたベアリング
の中心は外周に対して内側に引かれる形になります。この力によりベアリングがダメージを受けると考えます。
※クルクルがあるX軸はビスを強めに締める傾向があるのでX軸の不具合報告が多いと考えます。


【筐体熱膨張対策】
筐体、スライダーロッド部の温度差による寸法変化をスプリングワッシャーで吸収してベアリングを保護します。
具体的には基準側でないベアリングとロッドの固定方法として、(基準側:モーター側はきっちりビス締め)
膨張マージンを作るためクルクル”外側”(Y軸は平ワッシャー使用してその外側)にスプリングワッシャーを入れ、
スプリングワッシャーは膨張代を残して潰しきらずに軸方向ガタが無い程度にビスを締める。(画像参照)
この時、クルクルはある程度の摩擦をもって空転しますが元々飾りなので問題ありません。
過去にクルクル”内側”にスプリングワッシャー等を入れる案が数件ありましたが思想が少し異なります。
※ビスの緩み止めはネジロックだけが頼りなのでビスとロッドのビス穴を確実に脱脂してからネジロックを使う。

【結果】
ベアリングを全て新品交換後、上記対策+念のためにヘッドロッドも片持ち化による膨張逃げを実施した結果、
筐体内温度 50℃ 送りレート150 でもヘッドの動きが渋くならず、脱調せず正常に造形することができました。
私の装置に対しては今回の対策が最も顕著な効果があったと報告します。
造形物もABS本来の粘りと強度を持ったものが出来ました。
(経験上、温度と送りレートを上げると脱調と造形精度に不利ですが積層強度が向上します。)
※50℃はテスト的に実施。通常は 35~40℃程度で造形しています。

余談ですがidbox兄弟機のBS01で同様の報告に遭遇しないのは筐体がMDF合板(木材)で熱膨張率が低いため?
でも私はやっぱり透明アクリル筐体のidboxが気に入っています。



最後に一言。
このコミュニティーは我々にとって貴重な情報源です。
何か事が起きた直後に興奮状態で上げるブログ的な投稿も時としてキャッチーで読むのも楽しいですが、
情報源としては過去にも何人かの方々が提案しているように関連記事がまとまっているほうが活用し易いです。
出来るだけキーワード検索で引っ掛けて関連スレッドにぶら下げるように投稿しませんか?
忘れていた過去情報の掘り起こしにもなります。
今後このまま再刊行版のユーザー(いるのかな?)も加わっていくと大変な状況になるかも知れません。

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返信No.1 投稿者:やじお

投稿日時:2016-12-26 16:59:38

この書き込みへの評価 0 Point GOOD!

 主 様

 色々なデーター有難う御座います。
 大変勉強に成りました。有難う御座います。

返信No.2 投稿者:pacchim

投稿日時:2016-12-28 00:48:01

この書き込みへの評価 0 Point GOOD!

やじおさん

返信ありがとうございます。
このコミュニティーを過去記事から閲覧していると高温環境造形時のガガ音(パルスモーターの脱調)と
ベアリングダメージのトラブルに関しては、
やじおさん含めて何人もの方々(もちろん私も!)が遭遇している事例なので情報も色々あったのですが
今回やっと自分なりに納得できる原因と解決策に辿り着きました。

対策後、筐体内温度 40℃ ホットエンド 255℃ ヒートベッド 100℃ で延べ 20時間程度造形しましたが
今のところ特に問題は起きていません。

やじおさんのガガ状況についても何かトピックスがあったときはこのスレッドにぶら下げて教えてください。
よろしくお願いします。

返信No.3 投稿者:pacchim

投稿日時:2017-03-22 12:00:24

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筐体の熱膨張対策その後の状況です。
この冬の間にABSフィラメントをキロ単位で使用しました。
造形時の筐体内温度は40~45℃を常としていましたが脱調(ガガ音)や積層割れ、
ベアリングのダメージ(グリス滲み、チリチリ音)等の問題は皆無でした。

個人の感想ですが、
ABSは造形時に高温を維持~完成→徐冷(取出さずに室温になるまで放置)→取出し。
を厳守すれば造形品の出来栄え、加工・仕上げ性、強度 が良好なので
PLAより圧倒的に使用頻度が増えました。

私の主なABS使用状況は下記です。


・フィラメント:●ビー製
・ホットエンド温度:255℃
・ヒートベッド温度:100℃
・送りレート:120~150
・筐体内温度:40~45℃(造形部)
・筐体内温度:30~35℃(電源、基板部)


筐体の熱膨張対策はその後みなさんから各種アプローチ方法が挙がっていますが
自身の手法はスプリングワッシャーとワッシャーの追加で実施可能なので
手軽さと効果からお薦めできます。


返信No.4 投稿者:pacchim

投稿日時:2017-06-27 21:56:51

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最近すこしネタ切れなので自分の過去投稿(このスレッド)を読み返してみたところ
当時は新しい事象を発見したことと早く共有したい欲求で書き連ねた結果、なかなかの長文で分りにくく
肝心の対策内容が上手くお伝えできているのかが怪しく思えてきましたので図解説明を作成しました。

ABS造形の場合、プリンター内部を保温して室温より高温状態で造形する必要がありますが、高温状態で稼働
させると脱調(モーターからガガッ!と音がして造形がズレる)が発生する確率が高くなります。
対策として基板の冷却やモーターの冷却等ありますが一番支配的な原因は筐体の熱膨張によるものです。
以前、文面で掲載した対策内容を図解して添付しましたのでお時間あればご一読ください。

※ 私のidbox!はこの対策ののち約半年稼働していますが不具合の発生はありません

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