最近３Dプリンタの記事が無いとお気づきかもしれませんが、
現在３Dプリンタ(CubeX)は壊れております。

ノズル部分が引っ掛かって折れました。

積層に失敗すると表面がガタガタになってそこにぶつかるようです。
また、ABSは特に熱収縮があるようでよく失敗します。

それで、部品を取り寄せしていまいした。

ねじをいくつか外して取り付けました。

取り付け終了しました。

こうしてみると結構使っているうちにノズルが汚くなっているようです。
それにしても、造形中にぶつかって折れるとは、まだいろいろと問題が多いようです。

今日は３Ｄプリンタで笛を作ってみました。
単純な構造でサポート材も少なくて成形しやすいかと思います。

0.25mm積層です。
時間がかかるので夕方始めて、翌朝見てみます。
すると、．．．

笛パーツの残骸

．．．．．失敗？orz

二本の筒をつなげて一本の笛にする筈なのですが、片方が途中で倒れてぐちゃぐちゃな感じでした。
サポート材との接着面積が少なすぎると、倒れやすくうまくいかないのかもしれません。
よく見ると、途中で積層がずれていました。
積層が高いとずれる確率も上がるのかもしれないです。

以前、丸い穴は横向きに空けるべしという教訓を守って笛穴は横向きになるように配置しています。
指で押さえる穴は結構きれいにできていました。
精度は0.25mmで十分なように思います。


しかし、よく見ると音孔（指孔）も空いているし、ずれているだけで、途中で穴は無いし、
歌口(吹き口）の方も失敗したとはいえ、音には関係ない部分なので、つながれば鳴るかも。
と考え直し、サポート材を除去しました。
接続部分は、凸凹もありますが、何よりサイズが膨張方向になっているので、うまくはまりません。
紙やすりと鉄のやすりで削りなんとか接続しました。
更に歌口のあたりをやすりで削りつつ調整しました。
結果として、めでたく音は鳴りました。音程はずれてます。

見た目もずれているデザイン

今日の教訓

• 長い筒状の物を縦に作ると途中で倒れる可能性あり
• 設計の寸法とは膨張傾向にずれ
• 細かい穴の部分は横向きに作る
• 笛は穴の寸法さえ合えば少しぐらい曲がってもずれても大丈夫

先日３Ｄプリンタで出力して失敗したFLYING DISCですが、
もう一度作り直してみましたが、やっぱりだめでした。大きいものを作るとABSかPLAが反り返ってサポートの結合部分がはがれやすくなるようです。
大きい物体を作った場合、サポート材の除去が簡単になる反面、サポート材で支えが弱くなるという問題があるらしいです。
なので、斜めに出力した場合途中で倒れやすくなるということになるのではないかと思います。

2枚の中途半端なFLYING DISCですが、せっかくなので、実験しつつ半分ずつくっつけてみることにしました。

切断。
ベクターモード　強度100%　速度1.6%
木材の時と同じパラメータで、強めです。
PLAのDISCは燃えずに切断されていました。

切断面　少し溶けている

半円同士結合

表面に均等にレーザーを照射してみます。

上半分のみレーザー照射

強度80%　速度100%
樹脂として設定された値よりは強度が高いです。


３Ｄプリンタで出力したものは積層の縞が残ります。レーザーのラスターで照射したら滑らかになるかなと思いましたが、そんなに簡単にはいかないようです。でもレーザー照射した方が気持ち滑らかな気がします。

2回目照射
強度100%　速度100%

照射した面が滑らかになってきたので光沢が出てきました。
強めにレーザーを照射してみましたが、試した範囲では炎上しませんでした。

しかし、熱を加えすぎたせいで表面が凸凹になってしまいました。
ということでこれもまた失敗作なので、失敗タグを付けました。

今日は3DプリンタでFLYING DISC（フリスビー）を作ってみました。

材料：黒PLA
サポート材：黄色ABS
幅：200mm程度

斜めに出力してみました。
できるだけサポート部分を減らして出力した方が出来がいいように感じるためです。
20度傾けています。しかしソフトで自動的に計算してくれるサポートでは後から倒れる心配があるかもしれないと思っていました。

開始

横から

7時間ぐらい

翌朝．．．！！！

案の定倒れていました。
バランス崩して倒れてしまう可能性についてはソフト側では考えてくれないようです。
大きいオブジェクトは特に途中で倒れないように置かなければならないらしいです。

３Ｄプリンタって時間がかかるのもあって、ワクワク感というかどこかに期待感があるような気がします。
失敗するかもとは思っていましたが、実際駄目だったのを見るとやる気が下がります。

そんなことないですか？

以前、レーザー加工機で作ったフィラメントホルダーをテストを兼ねてチェスの駒を３Ｄプリンタで出力しました。

黒PLA
0.1mm積層です。
サポート材は黄色ABSです。

３ＤデータはthingiverseからＤＬしました。
右に二つknightがありますが、黄色ABSのサポート材がついていて剥がすのが大変です。

kingとqueenは最後の部分が変形していて区別つきません。
0.1mm積層とはいえ、こういう細かくて小さいものはCubeXでは難しそうです。

３Ｄプリンタで使用する樹脂フィラメントの交換について先日レポートしました。その購入したフィラメントを、ホイールに巻き直すのが面倒なので、そのまま使うための台を作ってみました。

ただし、３Ｄプリンタではなくレーザー加工機でアクリルをカットして作りました。

アクリル板の切れ端

横部分

橋渡し部分

橋渡し部分は、ホイールの内側の構造的にうまくはまらなかったので、また作り直しました。

完成

ということでフィラメントホルダーを作りました。

下の図のような感じで5mm厚の板用に作っています。

pdf pdf2 

作成したホルダーを使って３Ｄプリンタで出力してみましたが、軽すぎたようで引っ張られていきます。なので、小さな鉄の塊を下に置きました。
それ以外は特に問題なく動いていました。

先日３Ｄプリンタで失敗していた部品を作り直しました。ロボットの部品のつもりで作りました。

右が先日の失敗作で左が成功。ただし、下から数mmのところに積層ずれ有り。
３Ｄプリンタで部品を作る際に、造形方向を何種類か変えて試してみました。

4つはすべて同じではないですが、ほとんど似たような部品ですが、4方向で造形しました。
結果、部品としては縦置き（両端）のものが横置きよりきれいな気がします。垂直方向に穴を作成するとあまりきれいにはなりません。
ここで使っているCubeXという３Ｄプリンタに特化した話かもしれませんが、積層方向(垂直方向)の精度の方が水平方向より良いようです。

サポート材(ABS)を取り除くまでにかかった時間もそれぞれ計ってみました。
左から1:52(1分52秒), 0:49, 2:07, 1:05です。
もっとも取りやすいのは左から2番目です。理由はおそらく、サポート材と接触している部分が単純な平面が多いからです。もっとも時間がかかっているのは左から3番目ですが、比較的複雑な部分のサポート材を取るのが難しいです。

今回得た教訓（コツ）としては

1. できるだけサポート材が要らないように造形方向を考える
2. 単純な面を下に、複雑な部分は上に向ける
3. 穴は横向きに
4. 積層エラーによるやり直しも見越して計画すべし

といったところです。

朝来たら３Ｄプリンタの出力失敗していました。

黒いPLAでロボットの部品を作成していました。
途中から積層がずれています。
下の台自体がずれていました。

凹凸ができる　→　ノズルがぶつかる　→　台ごと動く　→　積層ずれる　→　下の積層が無い部分は塊をつくる　→　凹凸...

という悪循環が起こるらしいです。
朝、期待していたのに悲しい。

３Ｄプリンタのフィラメント

CubeX正規のフィラメントカートリッジは2万円弱します。
同じ1.75mmのPLAは探せば1kg 3000円程度で買えます。
この落差…。
ということで、購入してみました。
ケンビル社1.75mm

ただし、CubeXではカートリッジが装着されていないとエラーとなって出力が止まってしまいます。
届いた状態でのホイールはカートリッジに合わないので、カートリッジ内部の ホイール部分に巻き直す必要があります。

使っていた純正品のカートリッジのフィラメントがちょうど無くなったので、試しに新しいフィラメントで出力してみました。

最初フィラメントを交換する時には少し手間かかりましたが、出力は問題もなく思っていたより普通にできました。
というより、以前使っていた付属してきたフィラメントは(一日一回以上）頻繁に折れていましたが、新しい方は使い始めて数日たちますが、まだ一度も折れていません。
純正品よりこっちの方がいい．．．．。

今回は大きいオブジェクトを造形して精度を見てみたいとおもい、
脳のモデルをプリントアウトしてみました。
オプションはPLA樹脂で、0.5mm積層、Hollow(中空）です。

下のラフターと呼ばれる部分を作ったところ。なぜか、いつもより結構細かく作っている。これは想像ですが、ラフターを厚くすることで水平性を改善させる効果があるのかもしれないです。

開始から1時間…黄色い線のようなものはサポート部分です。脳はしわしわで複雑な形状なので、サポート部分も複雑で時間がかかるようです。

開始から2時間…向かって前方向が前脳、後方向が後脳です。おそらく左右の赤い部分は側頭葉下部あたりを作っているのだと思います。前方の小さい赤部分は前頭眼窩部のあたりだと思います。

開始から14時間（翌朝）…段々出来てきましたが、一晩でも終わらないです。手前が小脳と脳幹です。前方中央を左右に分けるのが右脳と左脳をわける中心溝です。両サイドの黄色いサポート材がある部分が側頭葉と前頭葉を分ける溝で外側溝（シルヴィウス溝）です。

実際の脳表面は神経細胞が集まった灰白質と呼ばれる部分と、神経軸索繊維からなる白質という部分からなります。今回は中空で造形する設定にしたので、中身はありませんが、実際はもう少し厚い灰白質と、白質で詰まっています。

造形中、横から撮影。正面が小脳部分。

サポート材をみると少しずつ右にずれています。おそらく、毎回のようにどこかにぶつかってノズル位置情報がずれてきているのだと思います。ノズル縦方向(z軸方向）の位置が下過ぎてぶつかってしまうのかもしれません。

開始から20時間経過…手前下に小脳ができています。後頭葉下から上側頭回・下前運動野にかけてのスライスあたりです。

翌翌朝…なんと、ここでストップしてました。中途半端ですが、終わってます。

見るとカートリッジのフィラメントがなくなっていました。

引きはがし

仕方がないので、この状態で付属の器具を使ってサポート材部分を天板から引きはがします。

根気と力が要ります。

今回は大きいオブジェクトを出力しました。写真からは見えないかもしれませんが、横から見ると何度か積層がずれています。

当然ですが、大きいオブジェクトほど途中で失敗する確率も増えます。

今まであったのは

1. 積層がずれる
2. 樹脂材料がなくなる
3. フィラメントがカートリッジ内で引っ掛かって出てこなくなる
4. フィラメントが途中で折れる（特にPLA)

といったエラーです。

2，3，4が起これば復帰不可能です。

途中で失敗しましたが、ふさいでしまわない状態というのも脳内の位置関係がよくわかっていいかもしれません。例えば弓状溝の形状などはこうしてみない限りＭＲＩの構造画像やテンソル画像からはわからないものです。
あと、今回はPLAでHollow（空洞）の設定で出力してみましたが、外側は強度的には問題ないようです。内部の構造ではサポート材が無い部分があってうまくできていないところもあったようですが、外側は結構いいと思います。

朝、３Ｄプリンタが途中で止まっていました。
どうやら、３ＤプリンターのカートリッジからＰＬＡ樹脂（フィラメント）が出てこなくなったのが原因のようで、カートリッジを取り出して、中を開けてみました。すると、

巻き部分がダンボールでできてる！！

cubeXって.....
いやいや、段ボールでできていたって、何ら悪いことはないけど。

きっと数十通りのいろんな素材を試した上で、段ボールが一番良いという結果を導き出したんだ、きっと......

結局、フィラメントが出てこないのは内部での巻き方が悪かったようなので、うまく出てくるように少し巻き直しました。巻きについても考慮してほしかった。

いくつか、疑念を持ちつつも直して閉じました。

それにしても赤PLA樹脂は頻繁に折れます。黄色いＡＢＳ樹脂に比べ、かなり頻度が高いです。折れるとそれ以上積層できなくなるので、３Ｄプリンタは途中で止まります。

その割に高い。
ＵＳＡのサイトを見るとカートリッジ144ドルとありました。
日本で買うと2万円弱だそうです。

3DプリンタでT-REX(ティラノサウルス)作りました。
まず失敗例から。こちらはPLAでつくりました。

サポート部分(ABS yellow)が一部うまくできず、途中で途切れてしまいました。
積層しているので、一段うまくいかないとその次からもうまくいかないことがおおいです。
その結果、本体のPLA部分が支持されず下に垂れ下がり触手か菌糸のような不思議な形になってしまいます。
できたときは、本当に腹から無数の触手が出ているようで気持ち悪かったので、ペンチである程度切りました。


次成功例。こちらは比較的うまくできました。

しかしサポート部との接触が多く、特に口部分はデリケートなパーツが多くて引きはがすのに苦労しました。繊細なパーツを作る場合はサポート部分をうまく除去する方法が必要です。

上の写真は熱湯に浸けているところです。熱湯につけると赤いPLAのサポート部分は柔らかくなります。
本体部分を壊さないようにお湯の中でペンチを使ってPLAをはぎとります。

左の黄色い方が引きはがしたばかりの方です。最後は半田ごてで取りました。
左の黄色い方の口をみると、草食恐竜の肉を食べて血が滴っているように見えますが、赤いのはPLA樹脂です。
口や足が引きはがし損ねたPLAのため、赤くなっているだけです。

PLAに比べてABSは比重も小さく軽いです。
ちょっと動かすとメシッといういう感じの音がしてすぐ折れそうです。
PLAの方が丈夫です。

３Ｄプリンタ作成のトリケラトプス、早速壊れました。

子供にあげたら、次の日には足が取れていました。
材料は黄色いABSで作っています。
この壊れた足の付け根はモデル作成時点で細くできてしまったもので測ってみると直径5.2mmでした。おそらくそこに荷重がかかったのが壊れた原因だと思います。
トリケラトプス右後ろ足にも水平方向に亀裂が入っています。
右前脚同様、水平方向に分離しているため、水平方向の接着が弱いようです。

半田ごてで表面を溶かしながらくっつけてみました。
手元の半田ごては300度ぐらいになるらしく、焦げます。


そもそも樹脂素材が出てくる度合にばらつきがあるため積層方向の充填度は一定ではありません。
部品を作る際は気を付ける必要があります。

まだ比較して試してはいないですがABSよりPLAの方が強度は高いようです。
でも、PLAをABSサポート材で作成するとサポート部分をはがす際に面倒なので、ABSにしていました。

昨日の夜から3Dプリンタで出力していました。

部品を作成するのが主な目的だったのですが、ついでにこんなものも作ってみました。
左側奥が元のおもちゃのトリケラトプスです。これは購入したものです。それで、それをもとに3Dプリンタで作ったのが、右の黄色いトリケラトプスです。スキャンして３Ｄモデルを作るのにも苦労しましたが、その件についてはまた後日お話しします。

で、こんな感じに作れます。

トリケラトプス本体(右)はABS、手前の赤いものはPLAのサポート部です。
ABSとPLAというのは樹脂(プラスチック)素材の種類です。溶解温度や硬度など少し違う特性を持っています。

使用したCubeXは熱溶解積層型なので、PLAやABSの樹脂素材を200～270度程度で溶かして下から積層していきます。何らかの理由で積層に失敗した回があると水平方向に切れ込みが入ってしまいます。
下に何もない場合、積層できないため支持するためのサポート部も樹脂で作ります。このサポート部分がなかなか厄介です。出来上がった時はくっついているので同じ材料だとはがすのに苦労します。本体とサポート部分にはABSとPLAといったように別な材料を使います。
PLAは熱湯をかけると曲がりやすくなるので、お湯に浸けてから剥がします。
剥がすのには、経験とコツと力が必要です。
苛性ソーダを使うともう少し簡単にはがすことができるらしいですがまだ試してはいません。

3Dプリンターも先日来ました。今年発売されたもので、2色タイプです。
CubeX Duo

http://cubify.com/cubex/

3Dプリンタ自体、初めて使うのでよくわからないことも多かったのですが、
正直なところ、一般的な製品としてみると使いにくい事この上ないです。
重要なのはコツ・メンテナンス・勘・忍耐です。

3Dの形式はいろいろありますが、STL形式にしか対応していないようです。
専用ソフトを使ってSTL形式ファイルから.cubexファイルを作成して、USBメモリから作成します。
USBによる制御もできるはずです。
cubex形式に変換する際に使用する色や解像度、支持部を設定します。
使える材料はPLAとABSのみですが、色が選べます。