あくまでローカルな探求
3Dプリンター編

作成開始:2013/07/24


 最近、話題に上がり始めた3Dプリンターについて、個人で入手した装置について色々と探求しているので、その紹介や感想などを掲載する。
 ここで紹介した内容が今後、何かの助けになれば幸いである。(FDM方式造形装置比較 / スライサーの設定項目比較)

3Dプリンターことはじめ(2014/06/24作成開始)

by hkora11
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三台目(本命):THE FORM 1(formlabs)
導入検討
紹介

二台目:SCOOVO C170OPENCUBEAbee
2013年11月4日の導入(四次生産分)
紹介 造形サンプル C170改造形サンプル
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番外(寄り道):▽FABtotum
プレオーダー済み(俗に人柱?)
2015年07月3日の導入
紹介 3Dプリンター(FDM)サンプル 切削サンプル

一台目:CubeXhttp://www.3dsystems.com/shop Trio(武藤工業株式会社経由)
2013年6月24日の導入 ファームウエアV1.05
紹介 造形サンプル
(99+) CubeX 3D Printing - Google Groupes

(2014/01/07)
新Cubeシリーズ登場Cube 3/CubePro 共に75μピッチの積層に対応、多分ノズルの径も変更されている?)
Cubify CubeX Trio

■ 簡単な紹介
 CubeXはスタンドアローン型の熱融解樹脂積層法を採用した3D造形装置で、USBメモリー内の造形データを読み取って単独で動作する。
 他の製品の多くは、USBケーブルなどでパソコン等の制御装置と接続して動作する。

 本製品では、ヘッドが三つまで搭載可能で、それぞれのヘッドの素材(ABS,PLA)やを変えたりすることが可能である。尚、ヘッドが増える分、それぞれのヘッドで造形できるサイズ配置の制限が出てくる。

 造形できるものは、プラモデル位の品質が出せるとお思いだろうが、その品質は米粒位のディテールをなんとか再現できる程度だと思った方が良い。それ以上の細かい表現は造形できないので期待しない方が良い。また、この装置でiPhoneのケース(造形サンプル)などを造形して利用するつもりであれば止めて市販品を購入すべきだ。または造形サービスを利用したほうが良い。手前味噌では在るが宣伝、『3D造形出力工房 DiMM(ディム)』を宜しく。
 もし、プラモデル位の品質を求めるならば、値段的に一般に手に入れ易いものでは、「FORM 1」がベストである。

■ CubeXの使用感

■ CubeXの問題点

■ CubeXでの造形挑戦

本体

2013/7/31現在
ファームウエア
V1.07にアップデート
 造形を行う装置
 モータードライバはA3979(XYZオンボード、E別専用基板)
導入時に用意しておくと良いもの
注意事項
初期確認
カートリッジ フィラメントの内容量はPLAが約700g、ABSが約600gである。
ヘッド ノズルの穴径は0.5mm
ジェット・ワイパー
ヘッドの左側奥の棒状のもの(ワイパー)
操作パネル
素材別、造形ピッチ別 造形精度
最大造形サイズ
メンテナンス
エラーメッセージ
USBメモリー認識
モニタリング
位置決めセンサー
■エクストルーダ回転検出センサー:フィラメントの供給状態を監視。(フィラメントの挿入検出、ステッピングモータの回転検出、ガイドローラの回転検出)
CubeXソフトウエア
2013/11/02
バージョンV1.08

2013/10/15
バージョンV1.07

2013/10/05
バージョンV1.06
バグあり注意

2013/09/28
バージョンV1.05

2013/06/28
バージョンV1.04

(導入時はバージョンV1.03)
 STLファイルを本体で読み込める造形データに変換するソフト。
 STLファイルの加工はできない。
 一般にG-codeを生成するものであるが+αされたデータを生成するようである。また、造形データを読み込んで確認することも出来る。
 本ソフトウエアはダウンロードして利用可能である。(Windows版のみ)
(2014/02/10)
 久々に見に行ったら、Mac版もリリースされていた。OSX 10.8以上で動作。
 また、AXONというソフトもある様だ。

(2013/11/09)
 スライサーとして、KISSlicerが利用出来るようだ。但し、無償は1ヘッドのみ。
(2014/02/11)
 変換アプリのCubeItなるものも在るようだ。
(2014/06/11)
 Cura V14.06で、BFBファイル生成が出来る様になった。CubeX対応版。
(2014/07/07)
 変換アプリのCubeItModなるものも在るようだ。
(2016/06/18)
 Simplify 3D V3.1.0にて、BFBファイル生成で満足いく造形が出来る様になる。
動作環境
動作関連プログラム一覧
ビルド環境
造形範囲
ビルド設定
ビルドレベル
最初の造形ピッチ
スライダー
 一番右側にあるスライダーであるが、これはビルドを実行した場合に、ビルド結果を層ごとに確認するのに利用でき、上下に動かして造形の軌跡を事前に確認することが出来る。
ビルド結果の確認
 実際に造形できるかどうかを事前に確認すべきである。上記のスライダーを利用して各層の造形状況を見て、不具合がないか確認する。また、ヘッド毎に表示/非表示できるので、それも利用すると良い。
マテリアルプロファイル(V1.05から利用可能か?)
 造形での各素材や色別に専用のプロファイルが用意されている模様。
バージョンV1.04の展開時には存在しない多種多様なものが用意されている。
 ファームウエアのアップデート時に発見する。
 ファイル一覧
便利アプリ  STL不具合検証や修正、STLファイルの分割など
MiniMagics このソフトでは検証が可能だが修正はできない
MoNoGon このソフトでは検証や修正は可能だが、ファイルの保存には対価を支払う必要がある
netfabb このソフトでは検証や修正が可能で、STLファイルとして保存も可能である
Sketch Up このソフトは3DCADのソフトであるが、限定的では在るがプラグイン等でSTLファイルの読み/書きが出来るので、STLファイルの検証機能はないが、修正や形状の追加等の作業が出来る。但し、STLファイルの読み込みは非常に遅い。
Repetier-Host フロントエンドのソフトではあるが、STLファイルの複数のオブジェクトを分離して、削除や変形、個別の保存などが出来る。
STLファイルの読み込み時に不具合等を検証しているようだが、具体的な修正はできない様である。
MeshLab 多種多様なファイルのインポートやエクスポートに対応し、編集機能も充実している。分かりやすい日本語のマニュアルがあると良いのだが。
Photoshop CC 有料のソフトだが、独自のサポート材発生機能など、機能的に優れている。
Meshmixer 独自のサポート材発生機能などがあり、マニュアルでの追加・削除等が可能。見た目は悪い。
 
造形 造形前処理
造形時の工夫
デザインルール
造形データ
ラフト(ビルドで選択した場合)
 ラフトは造形物を一回り大きくした位の範囲で発生する。ラフトは4層分積層する。
サポート(ビルドで選択した場合)
 サポートは外形が50度以上の傾斜がある所にその大小に関わらず発生する。
 通常は中味が詰まったデザインではその内部には適応されないので、この場合は適切な中味の発生をビルドで選ぶ必要がある。
 尚、中味をくり抜いた様な内部構造を持つデザインの場合は、その内部にもサポートの発生条件が適応される。但し、現状のバージョンでは閉じた内部構造そのものは造形対象から削除されるようだ。
器の造形
 もし、何か液体を入れるような器を造形するのであれば、そのままでは何処かに隙間が出来る可能性があるので、液漏れに注意する必要がある。よって、仕上げで防水を施す処理が必要である。
多色造形(Duo,Trioのモデルのみ)
多色造形時のリスク(Duo,Trioのモデルのみ)
 多色造形では、それぞれの色に該当するヘッドへ切り替えて行われる。ヘッドは複数同時に吐出して造形するのではなく、必ず一つのヘッドだけが吐出して造形する。このため、直前のヘッドで造形された物に、その後に使用されるヘッドがかすめる事もある。この時、造形物を倒したり傾けたり、異なる色のフィラメントが付いてしまったりといったリスクを伴う。また、切り替わりの造形部分が旨く密着せずに、その後の造形が旨く行かず、ベビーラーメンの様なフィラメントの山となる事もある。
ABS樹脂の熱収縮による変形
 造形時には、樹脂を加熱してから吐出して造形物を積層していく。積層直後から造形物は常温に冷やされていく事になる。この時、ABSは特に熱収縮率が高い為、造形する形状によっては反りが発生して、正しく造形できない事もある。
造形時間
 造形時間は、作成する造形物と造形ピッチに依存するが、ヘッドの切り替えが多い(多色)造形では、ヘッドの切り替え時のヘッドの加熱時間も大きく影響する。同一の造形高さに複数のヘッドで多色造形する場合は、その必要色数分の加熱時間が必要になる。これが多色造形になる各層ごと起こり、時間を浪費する。
造形時にでるゴミ?
 ヘッドの切り替えが多い造形では、ジェット・ワイバー内にこそげ取られたフィラメントが造形物以上に溜まることもある。リサイクル可能と記載があるが、分別ゴミとしてはどれに区分されるのか不明。

(2013/08/29)
 本家では、回収してリサイクルする仕組みを構築しているようである。
造形ミスはリカバリーされない
 造形は基本的に常に土台となる物の上に積層していく為、その土台にミスがあると、その後にその部分をリカバリーすることは無いと思ったほうが良い。この事前の不具合がその後の造形に影響することは想像がつくだろう。
造形サンプル
 2014/03/04現在での規定外ピッチ造形確認
  0.05mm(50μ)ピッチまでの造形確認で造形可能
  0.03mm(30μ)ピッチまでの造形確認で造形可能

  0.02mm(20μ)ピッチまでの造形確認で造形不可能(吐出しが怪しくなる)
  0.01mm(10μ)ピッチまでの造形確認で造形不可能(吐出しが不能になる)
サポートの除去方法 ブレイクアウェイでの除去
苛性ソーダーでの除去
温水での除去
仕上げ
表面処理
 どうしても積層造形では、その表面に明らかな縞々が残る。手触りもその凸凹が感じ取れる位である。また、底や上面などはけして出来の良い状態にはならない。
 そこで、最終的には仕上げが必要になる。
 仕上げに必要なものを挙げてみた。
鑢がけ
 ABS樹脂よりはPLA樹脂の方が削り難い。研磨:Mipox株式会社

 PLA樹脂の表面を滑らかする為、鏝(120℃位の温度設定)を利用
溶剤
 ABS樹脂には入手し易い溶剤がある。PLA樹脂は今のところ不明。
 ABS樹脂用の溶剤を用いて、PLAで本体を造形しABSをサポート材とした物を溶かして取り除く方法もあるようだ。火気厳禁なので要注意。また中毒にならないよう換気にも注意。(アセトン蒸し器なるものもあるようだ。)
接着
 ABS樹脂は専用の物もあるが、ABS樹脂やPLA樹脂でも瞬間接着剤は汎用性がある。PAL専用のものは今のところ不明。
 PLAの接着にはアクリサンデーのアクリル樹脂用接着剤が良いみたい。但し、健康を害する二酸化メチレンが混入しているのでご注意を!(2015/09/17)
塗装
 ABS樹脂には一般にプラモデルなどで使用する塗料が利用できる。PLAは今のところ不明。
コーティング
 用途に合わせて、利用すべきである。(防水対策など)
 表面仕上げ用コート:株式会社アルテコ

リンク
make Japan 3Dプリンター初心者オーナーのための役に立つコツ
ダ・ヴィンチの帰還 3Dプリンター用のソフトウェアまとめ
ホーム3DプリンターCubeで、製造開始! - ICHIROYAのブログ
ATM-factoryへのリンク
具現化日記 【3Dプリンタ】第12回「表面処理」
買う前の参考に!低価格3Dプリンターの比較 | 3Dプリンターなら「Makers Love(メイカーズラブ)」
3D CAD フリーソフトのリンク集
-世界遺産模型の- ばーちゃわーるど
BONSAI LAB. | Facebook
3Dモデリングによる3Dプリンターの活用法とパーソナル・ファブリケーションの実践!

なんでも作っちゃう、かも。

注目のサイト(3D Printer)
botObjects botObjects ProDesk3D - The World's First Full Color 3D Desktop Printer
Formlabs - High Resolution Desktop 3D Printer
The Buccaneer Cloud 3D Printer - World's Most Affordable Home 3D Printer
パーソナル3Dプリンタ SCOOVO | オープンキューブ
www.micro-factory.net
【株式会社システムクリエイト】MiiCraft
BONSAI LAB. | Facebook
Zim, the Zeepro 3D printer with dual head
ムトーエンジニアリングの3Dプリンタ
Division-Engineering
XYZプリンティングジャパン(注:ソフトはウイルス付かもしれない)
購入関係のサイト(3D Printer)
3Dプリンタ MUTOH shop
3Dプリンタストア amazon
iGUAZU|株式会社イグアス
BRULE
GRM Products 改良パーツ等の扱い
CUBEXUPGRADE 改良パーツ等の扱い
GEKKO&CO. ゲッコー・アンド・カンパニー HOME / Redstar詐欺ポイのでご注意を!!
http://kibi-dango.jp/
www.solidgold.biz

参考文献
題名 著者
汗と涙の激安 3D プリンタ Printrbot くみたて・調整 金田 泰 (著)
自宅ではじめるモノづくり超入門 水野 操 (著)
初心者Makersのための 3Dプリンター&周辺ツール活用ガイド 水野 操 (著)
3Dプリンタの社会的影響を考える 小林 啓倫 (著)

ちょっと偏屈な書き込み

3Dプリンター風刺
2016 1月〜3月 4月〜
2015 1月〜3月 4月〜5月 6月〜8月 9月〜12月
2014 1月〜4月 5月〜7月 8月〜10月 11月〜12月
2013