Ender-3のエクストルーダーのギアが空回りするようになったので、交換ついでにアップグレードしてみた

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エクストルーダーのギア(ドライブギア)は消耗品

Ender-3を使って早1年くらい経ち、少しずつ痛みが出てくる部品も出てきました。

1つはフィラメントを出すノズル。

こちらは記事にはしていませんが、下の写真のように何となく黒い部分が多くなり傷んできた感じがしていました。

そこでEnder-3を購入した際についていたもう1つのノズルに交換しました。

そしてついでに次の交換用にこちらのノズルを購入しておきました。

もう1つはエクストルーダーのギア(ドライブギア)。

ギアは金属製で、フィラメントはプラスチック。

かなり硬さの違いはあるにしても、ギアはずっとフィラメントに噛んで押し出しているので、流石に少しずつギアの歯が丸まってしまい、少し滑るようになりました。

こちらの動画で注意深く音を聞いていると時々、ジジジジジという音が聞こえると思います。

昔はこんな音は聞こえなかったですし、今ギアをよく見てみるとフィラメントの削りカスが見えます。

このことからギアの歯が丸まって、滑ってしまい、ジジジジジという音を出すとともに、フィラメントを削ってしまっていると考えました。

ということでエクストルーダーギアの交換をしようと思い立ったわけです。

購入したもの

ただ変えるだけじゃ面白くないので、こちらのアップグレードパーツを購入しました。

またついでに交換用のエスクトルーダーギアも購入しました。

ということで開封の儀をしていきます。

開封の儀〜エクストルーダーアップグレードパーツ編〜

まずはエクストルーダーアップグレードパーツから開封の儀をしていきましょう。

アップグレードパーツが包まれていたのは15cm四方くらいのプチプチ付きの封筒でした。

(下の写真では開けてしまっています。ご勘弁を。)

プチプチ包みの中には、謎のQRコードとパーツが入っていました。

さらにパーツが入った袋を開けてみると、メタルのプレートとノブ、さらに小さな部品類が入っています。

中国製のこういった商品はこのように雑多に入っていることが多いのですが、最近はこれくらいの包装で十分だなぁと感じています。

ちなみにQRコードはこちらの交換方法を解説する動画のリンクでした。

開封の儀〜エクストルーダーギア編〜

次にエクストルーダーのギアの開封の儀です。

こちらはビニールのプチプチ付き袋で入っていました。

その中に2つのドライブギアが小袋に入れてありました。

特に大きな感動もなく、はい終了。

となりそうですが、ここで少し気づいたことがありました。

左がアップグレードパーツに含まれていたドライブギア、右が単品で購入したドライブギア。

気づきましたでしょうか?

そう、ギアの歯数が違うんです。

ちなみにEnder-3に最初からついているギアは左のギアです。

このギアの歯が何か違いを生み出すのか、ちょっと興味深いところです。

ということで今回はアップグレードパーツを付けつつ、ギアは単品のものを使ってみたいと思います。

まずはフィラメントを外そう

まずはエクストルーダーを外していきたいのですが、その前にフィラメントを外します。

フィラメントはノズルが低温の時は外れませんので、少し温めてやります。

Ultimaker Curaだとノズルの温度は「モニター」で制御することができます。

「Extruder1」のところに「200°」と入力し「プレヒート」をクリックします。

(ちなみに180℃くらいまで上げれば十分です)

Ender-3のディスプレイからでもノズルの温度は制御できます。

まずは初期画面。

この画面でディスプレイ下にあるノブをクリックします。

「Prepare」をクリック。

「Preheat PLA」をクリック。

「Preheat PLA End」をクリック。

ちなみに「Preheat PLA」ではノズルとビルドプレートの両方を加熱します。

「Preheat PLA End」はノズルのみ、「Preheat PLA Bed」はビルドプレートのみそれぞれ加熱します。

ノズルの加熱が終わったら、フィラメントを引き抜きます。

エクストルーダーのバネをつまみ、フィラメントを引っ張ればフィラメントが抜けます。

フィラメントを抜いたら、危ないのでノズルをクールダウンしておきましょう。

Curaで加熱した場合は、「キャンセル」をクリック。

Ender-3で加熱した場合は、「Prepare」をクリック。

「Cooldown」をクリック。

これでフィラメントを外せたので、次はエクストルーダーを外して、パーツを交換していきましょう。

パーツを交換しよう

ということでまずはエクストルーダーを外します。

写真の3箇所のネジを外します。

ちなみに私の場合はダンパーを装着しているのでフィラメントホルダー(右下の赤丸)以外に2箇所のネジですが、ダンパーを装着していない人は4箇所のネジを外す必要があります。

外したらこんな感じです。

アップグレードパーツの準備をしていきます。

まずはプレートとノブにネジをつけていきます。

ちなみに完成予想図はこんな感じ。

先ほどプレートとノブにつけたネジはスプリングのガイドになるわけです。

完成予想が分かったところで、本体に組み込んでいきましょう。

とりあえずアップグレードパーツのプレート、Ender-3のプレート、モーターとなるように配置し、写真の右上のネジで仮止めします。

次にフィラメントガイドを装着したノブ、スプリングを配置し、ネジで固定します。

ダンパーを使っている人はネジの長さが付属のでは足りないと思うので、M3x30を使うと良いでしょう。

最後にドライブギアを固定していきます。

今回は単品で購入したネジの歯数が少なく、ネジ山が高いドライブギアを装着してみます。

これでアップグレード完了です。

交換してみた感想

交換後、とりあえず簡単な形をプリントしてみたところ、結論からいうとジジジジジという音は解消しませんでした。

もう少ししっかり音を聞いてみると、エクストルーダーではなく、X軸の動きに合わせて音がなっているようです。

考えられるのはタイミングベルトが少し干渉しているということですが、どの部分が干渉しているかは解明できていないので、とりあえずはそのまま放置しておきます。

またそれよりも別の問題が発生しました。

エクストルーダーのドライブギアが大きく逆方向に滑るようになりました。

つまりドライブギアがフィラメントを押し出していくのですが、押し出す量よりもノズルから出てくる量が少なく、詰まりが生じてしまったようです。

そしてフィラメントが詰まることで、ギアが無理やり逆方向に滑ってしまったようです。

この現象は前には起こっていないので、ネジが強く噛むようになったこと、ネジの歯数が少なくなったことなどが関係していると考えられます。

ただ何にせよフィラメントを押し出す量よりもノズルから出てくる量が少ないということは、ノズルとビルドプレートの距離が近すぎるということです。

ということでしっかりと距離を調整することで解消しました。

おまけ

ちなみに前のエクストルーダーのギアは痛んでいたのか、気になりますよね?

こちらが古いドライブギアの顕微鏡写真。

何となくですが、フィラメントが噛んでいたところが凹んでいるように見えます。

ジジジジジという音の原因は別だったとしても、フィラメントの出が悪いこともあったので、やはりこの凹み(丸まり?)は造形に影響を与えていたものだと考えられます。

また所々にフィラメントカスが残っており、こちらも滑りの原因になりそうです。

ちなみに新品のドライブギアはこちら。

これと比べるとやはり古いドライブギアは摩耗しているようですね。

次回はさらなる静穏化を目指して、エクストルーダーのサイドファンを交換してみたいと思います。

ということで今回はこんな感じで。

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