3Dプリンタの冷却ファン設定：各プリンターのベストプラクティス

3Dプリンターの用途

冷却ファンが印刷の品質と効率に重要な理由

冷却ファンによる印刷速度と効率の向上

冷却ファンと印刷速度：適切なバランスを見つける

冷却の最適化による印刷効率の向上

1. ファンダクトの設計を改善しましょう。設計の良いファンダクトによって、プリント周りの空気の流れをかなり改善できます。3Dプリンタのファンダクトのアップグレードは数多くあり、その多くはユーザーがプリントできるように設計されています。
2. 多くのプリンターでは、純正ファンを3Dプリンター用ブロワーファンに交換することが理にかなっているかもしれません。
3. 出発点として、材料ごとに異なる冷却戦略を使用することを検討してもよいでしょう。PLAは通常、最大限の冷却を必要としますが、ABSは最小限の冷却しか必要としないことがよくあります。
4. プリントを直接冷却するわけではありませんが、3Dプリンタのホットエンドファンにも気を配ることが重要です。効果的なホットエンドファンは、ヒートクリープの防止に役立つ熱の停滞を低減することにより、高速プリントでより安定した押し出しを可能にします。

冷却ファンの種類 3Dプリンター

レイヤーファン・ホットエンドファン

1. レイヤーファン（部品冷却ファン）： これらは印刷冷却の主力です。押し出されたプラスチックを冷却し、素早く固化させる役割を果たします。優れたレイヤーファンの設定は、シャープなディテールを実現し、ブリッジングを成功させ、オーバーハングのたるみを防ぐために非常に重要です。
2. ホットエンドファン： 印刷を直接冷却するわけではありませんが、これらのファンは押出温度を一定に保つために不可欠です。ホットエンドに熱がこもり、フィラメントが早期に軟化したり、目詰まりを起こしたりするのを防ぎます。ホットエンドファンは車のラジエーターファンのようなもので、エンジン（この場合はホットエンド）のオーバーヒートを防ぎます。

軸流およびラジアルファン

1. 軸流ファン： 軸流ファンでは、ローターがブレードの回転を担い、モーターは回転軸上に配置される。ブレードが回転軸に平行な気流を導くため、スムーズで一定の気流が得られます。
     通常、AC（交流）またはブラシレス永久磁石直流モーター（BLDC）を動力源としている。このようなモーターは、一定速度で作動し、強力で効率的であり、低メンテナンスであることが証明されている。シンプルな設計のため、これらのファンは、3Dプリンターの印刷領域の冷却など、さまざまな一般的冷却用途に使用できます。圧力出力が中程度であるため、容積の大きな空間で大量の空気を排出するのに優れているが、混雑した空間では空気を押し出すことができない。
2. ラジアルファン（送風ファン）： ラジアルファンは、ケーシング内のインペラをモーターで回転させる。インペラの高速回転により、空気が中心から吸い込まれ、外側に押し出され、ハウジングとローターの間に高圧の気流が発生する。ハブのないブレードもラジアルファンの一般的な設計方法であり、純粋に遠心力の原理に基づいて作動し、空気はインペラの中央部から吸い込まれ、周辺部から排出される。
     多くのファン設計では、ブラシレスDCモーターが動力源として使用されますが、ファン自体の回転速度や動作速度は異なる場合があります。ラジアルファンは、冷却が必要な高温端または部品が正確な気流を受けるために高い圧力下になければならないような集中冷却の状況では、他のファンタイプよりもいくらか有利です。

3Dプリントにおける各ファンの長所と短所

3Dプリント用軸流ファンとラジアルファンの比較

軸流ファン

1. 大風量：軸流ファンは大量の空気を動かすことができるため、一般的な冷却に適しています。
2. より静かな運転：一般的に、軸流ファンはラジアルファンに比べて騒音が小さくなります。
3. エネルギー効率：通常、空気を動かす量に対して消費電力が少ない。
4. 費用対効果：軸流ファンは通常、安価で入手しやすい。

1. 低風圧：軸流ファンからの気流は障害物によって乱されやすい。
2. 焦点の定まらない冷却：エアフローパターンが広いため、特定のエリアを正確に冷却することが難しい。
3. 部品冷却にはあまり効果的でない：圧力が低いため、押し出されたばかりのフィラメントを冷却するのには適していない。

ラジアルファン（送風ファン）

1. 高い風圧：ラジアルファンは、強力で集中した気流を必要な場所に正確に送ることができます。
2. コンパクトなサイズ：そのデザインにより、プリンターの狭いスペースにも収まる。
3. 部品の冷却に最適です：集中気流は、印刷の特定部分の冷却に最適です。
4. 汎用性：多くのラジアルファンは、エアフローを最適化するためのカスタムダクト設計が可能です。

1. 風量が少ない：気流がより集中する一方で、全体的な風量は通常、軸流ファンよりも少ない。
2. 消費電力が高い：効果的に動作させるためには、より多くのエネルギーを必要とすることが多い。

3Dプリンタに適した冷却ファンの選び方

冷却ファンを選ぶ際に考慮すべき要素

1. 印刷材料：印刷にはさまざまな材料が使用されますが、それぞれ異なる冷却メカニズムが必要です。積極的に冷却したい場合は、PLAの印刷に強力なラジアルファンを使用することができます。しかし、ABSのような冷却をあまり必要としない材料には、適度なセットアップが適しています。
2. プリント品質の目標：印刷に関しては、細部へのこだわりからスピードへのこだわりへ、またその逆へと焦点は大きく変わります。大風量に重点を置いた高圧ラジアルファンで必要な複雑なグラデーションを得ることは可能ですが、一般的な用途のプリントには優れた軸流ファンで十分です。
3. 騒音への配慮：低騒音の軸流ファンを使用すると、共有環境のある密閉空間で印刷する場合に有利になります。特定の印刷のために使用する場合は、ファンの性能が重要な冷却ニーズに対応していることを確認してください。
4. サイズと互換性：プリンターに取り付ける前に、ファンのサイズを確認してください。3Dプリンタファンのサプライヤーは通常、40mmまたは50mmのファンを扱っていますが、異なるサイズを見つけることもできます。さらに、ファンの電圧が12Vまたは24Vであるため、お使いのプリンタと互換性があることを確認してください。
5. 風量と圧力：部品を冷却する場合は、静圧の高いファン（通常はラジアルファン）を使用するのが好ましい。しかし、ホットエンドの冷却には、通常、使用するファンのタイプ（軸流ファン）よりも風量の方が重要です。
6. アップグレード性：カスタムダクト設計のファンも検討すべきである。これにより、将来的に冷却設定をより簡単に最適化できるようになる。

3Dプリンター冷却ファン設置のヒント

• まず、プリンターの電源を切り、完全に冷却する必要があります。これは、3Dプリンター冷却ファンの取り付けやアップグレードの前に習慣的に行う必要があります。その他に必要な工具は、ワイヤーストリッパーとドライバーです。
• 古いファンの場合、ファン上の目に見える固定具の ネジを外す。ファンワイヤーを分離し、ファンの向きを観察しながらファンを取り外す。
• 新しいファンのネジ穴を調べ、エアフローの方向が正しいことを確認する。
• ファンのタイプを変更すると、器具が変更されることがあります。そのため、互換性のために新しいブラケットやアクセサリーが必要になる場合があります。
• プラスとマイナスの接続をそれぞれの色に合わせ、赤には赤、黒には黒と、配線をカスタマイズする。配線が緩んでいる場合は、忘れずに切断するか、はんだ付けしてください。部品冷却ファンを使用する場合は、プリンターの可動範囲を制限することなく最適なエアフローを確保できるようにダクトを取り付けます。
• プリンターの電源を入れ、前述のファンに異常がないか確認してください。ファンから変な振動や音がする場合は、すぐにプリンタの電源を切ってください。プリンタの設定をメーカーの仕様に従って調整し、印刷結果に応じて必要に応じて戻してください。

• 十分な冷却は強力なファンで達成できるが、ホットエンドを冷却しすぎるのは危険である。したがって、適切な強度の3Dプリンター用送風ファンを選択する必要があります。
• 3Dプリンターの排気ファンをエンクロージャーに設置する場合は、ABSでプリントされたフィーチャーに最適な条件が保たれるように、温度コンパートメントにも必ず対処してください。
• 3Dプリンターホットエンドに取り付けたファンについては、ヒートクリープを避けるため、常時ファンを作動させることをお勧めします。

結論

ACDCFAN：3Dプリンター用に設計された高品質冷却ファン