技術白書

Alumina 4Nレジンの造形品に関するトラブルシューティング

Alumina 4Nレジンは、耐熱性、硬度、耐摩耗性、機械的強度、化学的不活性等、過酷な環境下でも優れた機能を発揮する高密度・高純度の工業用セラミック材料です。従来はプレス成形やセラミック射出成形で製造されており、いずれも部品の製造用に高価な金型が必要となります。

但し、時に想定していた造形結果が得られないことがあります。Alumina 4Nレジンの造形品によく見られる問題の症状を比較して、問題の根本的な原因を絞り込み、解決策を見つけます。

プリント時の問題

レジンタンクまたはカートリッジ内に沈殿した粒子

Alumina 4Nレジンには、液体レジン中にアルミナ粒子が浮遊しています。浮遊微粒子を含む他のFormlabsレジンと同様、レジンタンクやレジンカートリッジが長期間使用されないまま放置されると、アルミナは時間とともに沈殿します。

レジンタンクやレジンカートリッジに粒子が沈殿するのを防ぐために、

造形前にレジンカートリッジを2分間振ってください。手袋をはめた手でバイトバルブを押し開き、レジンが自由に流れるようにします。
アルミナ粒子を再分散させるため、レジンタンク内のレジンをForm 3タンクツール等、傷をつけない工具で攪拌します。
レジンカートリッジとレジンタンクは、使用しない時は冷蔵または冷凍保存し、保管中の沈殿を防止してください。

造形品がビルドプラットフォームに固着しない

「固着しない」とは、造形品がビルドプラットフォームから部分的または完全に剥がれてしまうプリント不良のことを指します。非付着性は、初期の数層がビルドプラットフォームに付かずにプリントされてしまった時に発生する現象です。完全に固着していない場合、ビルドプラットフォーム上に造形品が出来上がらず、レジンタンクの底に硬化したレジンで平坦な部位ができます。

Alumina 4Nレジンでのプリント時に造形品がベッドに固着しない問題を解決するには、プリンターのZ軸を較正してください。

50ミクロン（0.050mm）の層を1つだけ、利用可能なレジンでプリントします。Formlabsでは、このテストにはStandard Resinを使用することを推奨しています。
プリント層とビルドプラットフォームから、液体レジンを取り除きます。
マイクロメーターなどでプリント層の厚さを測定します。測定した最小厚みをメモしてください。
測定したプリント層の最小厚みから100ミクロン引いて、必要なZ軸調整を計算します。
- On the printer’s touchscreen, tap Settings > Maintenance > Calibration > Z Axis Fine Tuning.Z Axis Fine Tuning画面が表示されます。
- Tap the - button above Z Offset to lower the default position of the build platform by the amount calculated above.

備考：

Formlabs LFSプリンターの最初のプリント層は、公称の50ミクロンよりかなり厚くなるのが普通です。

造形品がビルドプラットフォームに固着しない問題が解決しない場合は、プリント前に中目または細目のサンドペーパーでビルドプラットフォームの表面を研磨してください。より粗い表面のほうが、Alumina 4Nレジンでプリントされた造形品がビルドプラットフォームに密着しやすくなります。

初期レイヤーの後にプリントが失敗する（Form 3のみ）

パーツがビルドプラットフォームに固着しても、最初の数層がプリントされた後に失敗することがあります。これは多くの場合、Z軸の較正ミスかレジンタンクミキサーの問題によるものです。

最初のレイヤーがプリントされた後に造形品が失敗するのを防ぐために、プリンタのZ軸を較正します。

プリントが失敗し、ミキサーがレジンタンク横のミキサーケースに完全に収まっていない場合は、ミキサーをタンクから取り外してください。ミキサーアームを少し外側に曲げます。ミキサーのアームを上に向け、タンクの左側にあるミキサーケースに向けます。ミキサーに付いている磁石は下向きになっています。ミキサーを左にあるミキサーケースまでスライドさせ、ミキサーのフレクチャーアームがそれぞれの所定の位置まで戻り、固定されていることを確認します。

サポート材からの造形品脱落

ビルドプラットフォームに適切に接着した造形品も、プリント中にサポート材から落ちて失敗することがあります。これは、不十分なサポート材、造形品の形状、またはレジンの経年劣化に起因する可能性があります。

造形中にパーツがサポート材から外れるのを防ぐために：

必要に応じてPreFormでサポート材を手動で追加します。
サポートチップが適切なサイズであることを確認します。Formlabsは0.4～0.8mmのタッチポイントを推奨しており、0.5mmが望ましいタッチポイントです。タッチポイントが大きいと、一般的に造形品の保持力は高まりますが、後処理時に大きな跡や塊が残ります。
鋭利なエッジからプリントが始まらないように、モデルの向きを決めます。Alumina 4Nでプリントする場合、多くのFormlabsレジンとは異なり、一般的にモデルの向きをビルドプラットフォームに対して平行にすることをおすすめします。モデルを斜めにプリントする必要がある場合は、下端をフィレット加工して、サポートタッチポイントの表面積を増やします。
カップ状の空洞ができないようにパーツの向きを調整します。その他の推奨事項については、Alumina 4Nのデザインガイドをご参照ください。
Alumina 4Nレジンは古くなるにつれて、小さなタッチポイントを含む細部の機能が低下します。レジンが3か月以上経過している場合は、プリントのタッチポイントを大きくすることをご検討ください。レジンカートリッジとレジンタンクの寿命を延ばすため、使用後は冷蔵してください。

造形中にパーツが破損する

パーツは、サポート材から外れていなくても、造形中に破損することがあります。これは、不十分なサポート材、造形品の形状、またはミキサーと造形品の衝突に起因する可能性があります。

造形中にパーツが破損しないようにするには：

必要に応じて、PreFormで手動でサポート材を追加します。
カップ状の空洞ができないようにパーツの向きを調整します。その他の推奨事項については、Alumina 4Nのデザインガイドをご参照ください。
層間で質量や断面積が急激に変化しないように、モデルの向きを調整します。
プリント中のミキサーのデカップリングを確認します。

造形品の形状が解決できない

造形品の特に小さなフィーチャーは、レジンの経年劣化により、正しくプリントできない場合があります。

細かいフィーチャーが解決しない場合：

パーツが設計ガイドの推奨事項に準拠していることを確認してください。小さ過ぎる形状は、新品のレジンでもプリントされないことがあります。
Alumina 4Nレジンは古くなるにつれて、細部の機能が低下します。レジンカートリッジとレジンタンクの寿命を最大12か月延ばすため、使用後は冷蔵してください。

ミキサーのデカップリング（Form 3世代）

Formlabs LFSプリンターは、プリント前とプリント中のさまざまな時点で、ミキサーをレジンタンクとビルドプラットフォームのあらゆる方面に移動させて障害物をチェックし、レジンを混ぜ合わせます。LPU筐体の磁石はミキサーの対応する磁石と結合し、LPUが動くとミキサーが引っ張られます。ミキサーは、プリント不良やその他の詰まりが発生した場合、LPU筐体からデカップリングします。このエラーが発生すると、Mixer Check Failure（ミキサーチェック失敗）というエラーメッセージが表示されることが多いです。

ミキサーのデカップリングの問題を解決するには：

レジンタンクから硬化したレジンを取り除き、タンク内のレジンをろ過します。
ミキサーがミキサーケースに収まらない場合、ミキサー両端のアームの幅が広過ぎる可能性があります。タンクからミキサーを取り外します。ミキサーアームを少し内側に曲げます。ミキサーのアームを上に向け、タンクの左側にあるミキサーケースに向けます。ミキサーに付いている磁石は下向きになっています。ミキサーを左にあるミキサーケースまでスライドさせ、ミキサーのフレクチャーアームがそれぞれの所定の位置まで戻り、固定されていることを確認します。必要に応じてアームを調整すると、ごく軽い力でカチッと音がします。
ミキサーがミキサーケースに収まっているのに固定されない場合、ミキサー両端のアームの幅が狭過ぎる可能性があります。タンクからミキサーを取り外します。ミキサーアームを少し外側に曲げます。ミキサーのアームを上に向け、タンクの左側にあるミキサーケースに向けます。ミキサーに付いている磁石は下向きになっています。ミキサーを左にあるミキサーケースまでスライドさせ、ミキサーのフレクチャーアームがそれぞれの所定の位置まで戻り、固定されていることを確認します。必要に応じてアームを調整すると、ごく軽い力でカチッと音がします。
プリント中にミキサーが連続してデカップリングする場合は、Formlabsサポートまたは正規販売代理店にお問い合わせください。ミキサー交換が必要となる可能性があります。

ミキサーがプリント前にゴミを検出しました（Form 4世代）

プリント前のルーチン中に、ミキサーがビルドプラットフォームに沿って移動し、前回のプリントで残ったゴミがないかをチェックします。Alumina 4Nレジンの粘度により、この段階で誤検出が発生する可能性があります。

Alumina 4Nレジンは経年劣化により粘度が上昇します。レジンカートリッジとレジンタンクは、使用しない時は冷蔵保存することで、保存期間を最大12か月まで延ばすことができます。

造形前にMixer detected debris（ミキサーがゴミを検出）エラーが表示された場合：

ビルドプラットフォームが完全に清掃され、ゴミがないことを確認してください。
レジンのロット番号と有効期限を確認します。レジンの使用期限が切れている、または冷蔵庫以外の場所で3か月以上保管されている場合は、レジンを交換する必要があります。

タンク内に沈殿物があると、ミキサーがスキップして誤検出を引き起こす可能性があります。プリント前に毎回、プラスチック製のスクレーパーを使うか、ミキサーを取り外して手動で左右に動かすなどして、レジンを十分に撹拌してください。

事前クリーニングの実行後も造形前のゴミ検出の問題が続く場合は、Formlabs Supportまたは正規販売代理店までお問い合わせください。

ビルドプラットフォームに付着した白い粒子

プリント中、レジン中の汚染物質がビルドプラットフォームに堆積することがあります。これらは物理的な破片であったり、水やイソプロピルアルコール（IPA）との接触によるものであったりします。

造形後、ビルドプラットフォームに白い粒子が付着しているのを見つけた場合：

レジンタンク内のレジンをろ過します。
水やIPAで汚染されたレジンは使用できない場合があります。その場合は、レジンタンク内のレジンを廃棄し、レジンタンクをクリーニングしてください。

造形品表面に付着したゴミ

造形中に造形品表面に付着した大きなゴミは、以前の失敗した造形品や現在の造形品の失敗した部分から発生したものです。硬化レジンの薄片は、レジンタンク内に浮遊したままでも、ミキサーによってタンクフィルムから剥離することもできます。

造形品の表面に硬化したレジンの破片が付着しているのを見つけたら、

レジンタンク内のレジンをろ過してください。
プリントの失敗を避けるため、必要に応じてPreFormでサポート材を手作業で追加します。
失敗したモデル無しでプリントジョブを再試行します。可能であれば、その部分の向きを変えて自立できるようにしてから、再プリントします。

ラフトがビルドプラットフォームに強く付着している

Alumina 4Nレジンで造形したパーツは、表面が粗いビルドプラットフォームにより強く付着します。場合によっては、造形品がビルドプラットフォームに強く固着し、取り外しが困難になることもあります。

造形品がビルドプラットフォームに過剰固着している場合：

注：

滑りやすい表面（例えば、レジンに覆われたビルドプラットフォームなど）で、付属品として提供されている各種ツール（フラッシュカッターやスクレーパ等）を使って作業する時は、手元が狂いやすいため取扱いには十分ご注意ください。先端の鋭利なツールを使用する際、特に切断や切削を行う場面では、尖端を作業者自身に向けないでください。

ビルドプラットフォームを固定します。Form 2/Form 3用のFinish Kitに含まれるスクレーパー、パテナイフ等とハンマーを使って、造形品をビルドプラットフォームから切り離します。
Stainless Steel Build Platform のみ： 必要に応じて、造形品を取り外し、ビルドプラットフォームをクリーニングした後、ビルドプラットフォームの表面にガラスビーズでブラスト処理を行います。

未硬化の造形品に関する問題

ピンク色の造形品

Ceramic Wash Solution（セラミック洗浄液）で造形品を洗浄した後、その表面がピンク色に変色することがあります。これは、特定の種類の建築炉から出る副産物とレジンとの反応によるものです。このことが焼成部品に外観的変化以上の問題を引き起こすことは示されていません。焼成後の造形品はなお、設計寸法と強度を満たしています。

洗浄後、造形品の表面にピンク色の色合いが見られる場合：

乾燥中は、造形品全体に均等に空気が流れるようにします。造形品をふるい、チキンワイヤー、V溝セッターなどの上に置き、底面に空気の流れを作るのも良いでしょう。

サポート材からの取り外しが非常に困難な場合

Alumina 4Nレジンで造形したパーツは、焼成前にサポート材から取り外す必要があります。造形品の形状、サポート材の形状、造形品の向きによっては、サポート材の除去が困難な場合があります。

造形品をサポート材から取り外すのが難しい場合：

サポート材の先端が適切なサイズであることを確認してください。Formlabsは0.4～0.8mmのタッチポイントを推奨しており、0.5mmが望ましいタッチポイントです。
薄い造形品を自立させるか、エンドニッパーや同様の精密工具を使ってサポート材を取り除きます。
サポート面が非常に大きい場合、過剰サポートになる可能性があります。PreFormを使用して、その面のサポート材の密度を下げます。

焼成前の造形品表面に見られる亀裂

Alumina 4Nレジンでプリントされた造形品は、未硬化状態ではかなり頑丈ですが、それでも損傷を受けやすくなっています。特に、造形品を不適切に洗ったり乾燥させたりすると、表面にひび割れが生じることがあります。

焼成前に造形品の表面に亀裂が発生した場合：

IPAや水を使って造形品を洗浄しないでください。Alumina 4Nレジンでプリントされた造形品から液体レジンを洗浄する場合は、Ceramic Wash Solutionのみをご使用ください。
Ceramic Wash Solutionに浸す時間は、1回の洗浄サイクルにつき2分以内にしてください。Ceramic Wash Solutionに長時間さらされると、造形品にひびが入ることがあります。
蒸発速度を下げるために、造形品の表面の風速を制限します。乾燥速度を上げると、造形品にひびが入ることがあります。

造形品が完全に乾いていない

造形品をCeramic Wash Solutionで洗浄した後、焼成する前に完全に乾かしてください。Formlabsでは、造形品の周囲の空気の流れを良くするために、ふるいやメッシュの上で乾燥させることを推奨しています。造形品が完全に乾くには、室温20～30°C、湿度30～45％の環境が必要です。必要に応じて、造形品を45°Cで8～24時間オーブン乾燥させます。

造形品が完全に乾かない場合：

液体レジンが残っていると蒸発しないため、造形品が完全に洗浄されていることを確認してください。
Ceramic Wash Solutionをできるだけしっかりと拭き取るか、ブロー乾燥します。
Ceramic Wash Solutionでまだ多少濡れている造形品でもうまく焼成できます。可能であれば、最初のバーンアウトステップを遅くして（150 °C未満で）補います。

穴やその他の凹みがレジンで埋まっている

造形後、小さな穴やその他の凹みが液体レジンで埋まっていることがあります。焼成中、この液体レジンは燃焼ガスを閉じ込め、造形品に亀裂を生じさせる可能性があります。通常の洗浄で液体レジンが除去されない場合、穴が小さ過ぎるか長過ぎてCeramic Wash Solutionが完全に浸透していない可能性があります。

洗浄後、造形品の穴に液体レジンが残っている場合：

造形品が

設計ガイドの推奨事項に準拠していることを確認してください。
圧縮空気か細い針金を使って、穴から液体レジンを取り除きます。

乾燥中の造形品の反り

造形品をCeramic Wash Solutionで洗浄した後、焼成する前に完全に乾燥させてください。造形品周辺の気流が不均一だと、表面の乾燥速度が異なり、反りの原因となります。

乾燥中にパーツがたわむ場合：

乾燥中はパーツ全体に均等に空気が流れるようにします。造形品をふるい、チキンワイヤー、V溝セッターなどの上に置き、底面に空気の流れを作るのも良いでしょう。

造形品焼成中および焼成後の問題

造形品の大きな亀裂

造形品に大きな亀裂が入るには様々な原因があります。これには、応力集中等の設計上の問題、不十分なサポート材等のプリント準備の問題、熱の不均一性等の焼成の問題があります。

焼成後、造形品に大きな亀裂が入っているのを発見した場合：

FormlabsのAlumina 4Nレジン用の造形品設計ガイドラインに従ってください。
鋭利な角を丸くしたり、フィレット加工してみます。
層間で質量や断面積が急激に変化しないように、モデルの向きを調整します。
焼成前の造形品は慎重に扱ってください。Alumina 4Nレジンでプリントされた造形品は、未硬化状態ではかなり頑丈ですが、それでも損傷を受けやすくなっています。
熱の均一性、ひいては収縮の均一性を向上させるために、耐火性の箱で造形品を焼成することをご検討ください。

造形品に小さな亀裂がある

表面の小さな亀裂は、過度の洗浄や以前のプリント失敗による損傷が原因で発生することがあります。

焼成後、造形品に小さな亀裂がある場合は、

レジンタンク内のレジンをろ過してください。
大きな力を加えることなく、造形品を素早く効率的に洗浄します。乾燥の際には、すべての部品表面に良好な空気の流れがあることを確認してください。

造形品が想定よりも弱い

Alumina 4Nレジンの技術データシートには、このレジンで造形したパーツの公称材料特性が記載されています。造形品が予想より弱い場合、造形品に亀裂があり強度が影響を受けている可能性が高くなります。造形品のひび割れをチェックし、上記のガイドラインに従って対処します。

造形品に縦線が見える

造形品の表面に他の欠陥が見られる場合、プリントの失敗やプロセスの問題ではなく、プリンタの光学系に関連している可能性があります。特に、縦線はオプティカルウインドウが汚れていることによる場合があります。これは、ピンホール／カットプリント不良と同様です。

造形品の表面に縦線が見られる場合：

プリンターのガラス製光学窓を清掃してください。

焼成中にパーツがキルンに溶着した

Alumina 4Nレジンで造形したパーツは、使用可能な状態にするために焼成が必要です。焼成中、高温過ぎたり、セッタープレートやセッターサンドを使わずに焼成すると、造形品が窯に融着することがあります。これは造形品を損傷する可能性があります。

焼成中に造形品がキルンに溶着した場合：

すべての造形品をセッタープレートまたはセッターサンドと一緒に焼成します。
キルンの温度のトラブルシューティングには、ファイアリングリング（プロセステンペラチャーコントロールリング、PTCR）またはファイアリングコーンを使用します。窯全体がほぼ同じ温度であることを確認します。スピードランプが長いとリングの収縮が大きくなるので、サプライヤーが定めた焼成速度に従ってください。

造形品の密度が不均一

Alumina 4Nレジンで造形したパーツは、焼成後に密度が均一になります。造形品の密度が変化するのは、焼成中の不純物混入、または焼成温度が不十分であることによります。不純物は一般に、焼成された造形品の色や透光性の変化の原因にもなることがありますのでご注意ください。焼成品の密度に関する問題を解決するには：

焼成炉の温度をトラブルシューティングするために、焼成リング（プロセス温度コントロールリング、PTCR）または焼成コーンを使用します。窯全体がほぼ同じ温度であることを確認します。スピードランプが長いとリングの収縮が大きくなるので、サプライヤーが定めた焼成速度に従ってください。
焼成前に窯をできるだけきれいにしておきます。
セッタープレートや砂が純度の高い耐火物でできており、酸化鉄やシリカなどの低温ガラス形成剤を含んでいないことを確認します。

造形品が想定通りに収縮しない

Alumina 4Nレジンで造形したパーツは、焼成中に収縮します。予想される収縮率は異方性： X軸とY軸に沿って21.8％、Z軸に沿って26％。これらの数値は経験則に基づくものであり、すべての形状のケースを保証するものではありません。

造形品が焼成中に予想と異なって収縮する場合は、目標の造形品寸法を満たすために、必要に応じて設計寸法を拡大または縮小します。

焼成した造形品が白っぽくならない

焼成したAlumina 4Nの造形品は通常均一な白色になります。窯の中の低温材料による汚染により、造形品が着色される可能性があります。色と関連汚染物質（これらに限定されるものではありません）：

赤～ピンク：酸化鉄
青～緑：コバルトまたは銅の酸化物
黒：グラファイト、換気されていない炭素不純物、金属原料
灰白色：焼成カリウムまたはリン酸化物
黄褐色または黄色：低濃度の複数の酸化物

汚染物質による造形品の変色を防ぐために：

セッタープレート、セッターサンド、断熱レンガに汚染物質がなく、高温動作に完全に対応していることを確認してください。
窯が汚染されている場合、換気モードで窯を稼働させ、可能な限り汚染物質を燃焼させます。可能であれば、窯にパージガスを流します。
- 一般的には、空気がこれらの汚染物質を除去するのに最適なパージガスとなります。
- 間違ったガスを使うと窯を損傷することがありますので、必ず窯メーカーの推奨に従ってください。