PointCloud

ものづくりに関すること。3Dプリンター、レーザーカッター、3Dスキャナー、3DCAD、RaspberryPi、Arudionoとか。

3Dプリントの品質向上

3Dプリンターを使用する人にとってプリント品質向上は永遠のテーマです。
自分もこの5年くらいの間に試行錯誤してきたところ、知らず知らずのうちにすっかり上達しました。

品質の測り方はいろいろありますが、わかり易い方法の一つとしてベンチマークとなるデータをプリントする方法があります。
有名なのはこの船のデータ「3DBenchy」です。

www.3dbenchy.com


新しいフィラメントを購入したり設定を変えたときには、この船のデータをプリントしてその細部の出来栄えを比較します。これで改善したのかどうかが一目瞭然です。

自分が5年前に初めて3DBenchyをプリントしたときと現在ではこのくらい違います。

f:id:masayuki_sys:20190224133342j:plain

f:id:masayuki_sys:20190224133302j:plain

左側は単純に失敗とも言えますが、極端な例としてこのくらい差が出るもの、ということです。


プリント品質向上方法

では、どのようにすればプリント品質が向上するのか、プリント設定のノウハウについてはWeb上でも探せば結構情報は出てきます。

例えば界隈では有名なソフトウェア「Simplify3D」のサイトではPrint Quality Troubleshooting Guideとして以下のページで解説してます。
あくまでSimplify3Dベースでの説明ですが、どのソフトでも大体似た機能があるので参考になります。

www.simplify3d.com


英語がよくわからなくてもMagnaRectaさん(旧Genkeiさん)が日本語に訳してyoutube上に公開してくれています。

youtu.be



ここら辺を見て勉強するとそのうち綺麗にプリントできるようになります。

が、そんな職人のように勉強&試行錯誤を繰り返しながら設定を詰めないと上達しないのか?というと、そんなことはなく2,3の要点を押さえておけば100点まで行かなくても80~90点くらいのプリントは苦労せず実現できると思っています。

そこから先、100点満点を目指すのであれば職人の世界に足を踏み入れる必要があると思います。




自分なりにいくつかプリント品質向上の要点をまとめておきます。

1 フィラメントの選択

質の良いフィラメントを使いましょう。
最近になってちらほら2000~3000円のフィラメントでも良いのが出てきましたがその識別ができない人は素直に5000円くらいのフィラメントを一回買って使ってみるとよいです。

自分は初めて5000円のフィラメントを買ったときに感動しました。
ブリッジがいとも簡単に決まる。反らない。オーバーハングもキレイになる。など。
何も設定変えずにフィラメントを変えただけで大幅に品質が向上したのをよく覚えています。

それからは基本的に5000円目安で評判がよいフィラメントを選択しています。
たまにサンプルでもらったり激安のフィラメントに手を出すのですが、やはり積層間の接着が弱かったり、セットしているフィラメントが毎日折れていたりと安価=品質がいまいちという印象です。

ただ、最近アマゾンで売られているSUNLUというフィラメントが人気だったのでPLAを一つ購入して試してみましたがこれはよかったです。コスパよいと思いました。

フィラメントの質は大事です。


2 冷却FAN

積層したそばから冷やすための冷却FANです。
これもあるとなしでは大違い。オーバーハングやブリッジの出来栄えにも大きく影響します。

正直、FANがないとこの形状は無理かなということもあります。
自分は自作のRepRapを使っていて標準で冷却FANがついていなかったこともあり、しばらくの間オーバーハングの多い形状のプリントに悩んでいましたが、自分でFANホルダーを設計してFANをつけたところ一気に品質が向上しました。

市販品の3Dプリンターにも必ずと言っていいほど冷却用のFANはついています。
もし設定で無効にしていたり壊れて動かないようであれば即刻見直して冷却FANを活用した方がよいです。

ただし、最近気づいたことですが冷却用FANを100%でぶん回してたらフィラメントの糸引きやサポート柱が倒れる要因にもなっていたことに気が付きました。

糸引きはリトラクションの設定で解決するというのが定石ですが、自分の場合はなかなか解決せず、何かのはずみでFANをOFFしたら改善したのでたまたま気づきました。
冷却FANの強さやONするタイミングを見極めるのは次のステップアップにしたいと思います。

この2点だけ抑えてプリントするとこの程度の品質になりました。
大分前の話ですが、初期の状態から設定は大きく変えてなかったと思います。

f:id:masayuki_sys:20190224145234j:plain

f:id:masayuki_sys:20190224145241j:plain

写真には映っていない細部にも形状くずれはあるものの、このくらいの品質で出力できれば事足りるケースも多いのではないでしょうか。


もう少し初期投資ができる人は、他に職人技を習得する必要なく品質を向上させる方法として以下のようなことも考えられます。


3 スライサーソフトウェア

3Dモデルをスライスするソフトウェア。
kisslicer や Cura など無料のものからSimplify3Dのように有料のもの。市販の3Dプリンターに付属のソフトウェアもあります。

個人的には当然無料より有料版のほうが性能は良いと思います。
Simplify3Dを導入して細かい設定を気にしないで使っていますが、それまでの無料版と比較してサポートの剥がれがよかったりと恩恵を受けています。
本当は細かい設定を使いこなしてこそ、のSimplify3Dではありますが。


4 プリンター

性能の良くないプリンターでは何をしても限界があります。
また、小ぶりなデスクトップ型プリンターは大物をプリントしようとすると分割出力してから接着する必要があり、そこでも全体的な品質が落ちます。

自分も自作のRepRap機に限界を感じたので、いろいろと調査をして評判の良い市販機種を購入したところ、同じデータを出力してもやはり品質が違います。グッとよくなりました。

造形サイズも、以前は10cmx10cmx10cm程度が造形サイズの限界だったのですが、新しい機種は30cm角以上の造形ができるので品質と造形サイズの両面でストレスフリーに。

まとめ

なんとなく、金をかければ品質が向上するみたいな内容になってしまいましたが、3Dプリントするのも時間がかかるので、長くつきあうのであればなおさら時間を無駄にしないためにも多少の投資は必要ではないかと思うわけです。

個人市場での3Dプリンターブームはあっけなく終わってしまいましたが、当時と比べて個人向け機種の性能向上は顕著です。価格も気軽に手を出せる機種が増えています。

この調子で品質、ユーザービリティ、価格、造形スピードが向上していけば、今度こそブームではない本物の普及期がくると信じたい。


3Dプリンターで作ったパーツにナットを上手く嵌めるワザ

3Dプリンターで出力したパーツにナットを上手く嵌めたいときのワザ。

f:id:masayuki_sys:20181202222535j:plain


服デザインの検討やフィギュア作成などを目的に3Dプリンター活用している方などはあまりナットを扱う機会がないかもしれませんが、機械系のものづくりされている方やメカっぽいものを出力して遊んでいる方などは必ずと言っていいほどナットを3Dプリンターで出力したパーツに嵌める機会があるのではないでしょうか。

熟練した人であれば3Dプリンターのノズル径を意識してその分オフセットしたデータを作ったり、3Dプリンターの出力設定時に微調整を行ったりするかもしれません。

ただ、慣れてない人はナットの寸法を調べてその数値のままパーツに凹みをつけたデータを作成してしまいます。そして出力後にナットが嵌らず泣くことになるのです。
私も何回泣いたことか・・・。知ってても忘れてしまうことがあったりしますから。

しかもこの調整で難しいのは、ナットが収まるようにただ大き目に凹ませとけばいいというものではなく、嵌めたら簡単にはとれないように絶妙な調整をしたい場合があること。フィラメントの素材や、ソフトの設定、ノズル径の違いなどでも影響を受けてしまうので、0.1mm単位での調整が求められます。
接着剤で固定してもよいのですが、乾くまで1日とか放置しなければならないので作業効率が落ちてしまいます。

今回は、そんな問題を簡単に解決するワザをご紹介。

「はんだごてを用意せよ」

このワザを使うためにははんだごてを用意します。
そうです。ナットをはんだごてで加熱してパーツに押し込むのです。

実際にPLAで出力したパーツで試してみます。

ナット用に凹ませた部分のクリアランスが足りず、ナットがうまく収まらない状態。

f:id:masayuki_sys:20181202223323j:plain


加熱したはんだごてをあててナットを加熱します。
f:id:masayuki_sys:20181202223411j:plain


はんだごてで押しつけているナットが徐々沈み込みます。

f:id:masayuki_sys:20181202223346j:plain


途中からはラジオペンチも使って力を込めて押し込みました。

f:id:masayuki_sys:20181202223428j:plain


綺麗に収まりました。

f:id:masayuki_sys:20181202223447j:plain


これまでわざわざパーツを作り直したりしていたのがアホらしくなるほど簡単でした。
さすがに1mm単位で寸法間違えたときは厳しいかもしれませんが、微調整の範囲であればいけそうです。

また、加熱したナットを押し込むとき、あまり強くはんだごてで押し付けるとはんだごてを痛めそうなので、押し込むのはラジオペンチなど他の工具を使ったほうが良いかもしれません。

今回はPLAでしたがABSでも同じワザが使えるのではないかと期待がもてます。
さらに、ナットだけではなくネジにも使えるかも?無駄にネジ山を精密に造形しなくても気持ち小さめのストレート穴作っておいて、はんだごてで加熱したネジを押し込んでやれば十分な気がしてます。(試してはいないです)

これでちょっとした煩わしさが解消してこれからも楽しい3Dプリンターライフが送れそうです。

3Dモデルのデータを探すときに訪れるサイト6選(保存版)


 同じような内容のまとめサイトはいくらでもあるけど、データが少ないサイトや既に無くなっているサイトが含まれているので、自分が気に入っているサイトだけをまとめ。
以下のサイトは数年前から運営されているので、データも豊富だし簡単には廃れない。


1 Thingiverse

   言わずと知れた有名サイト。とりあえずデータ探すときはここから探すことが多い。

www.thingiverse.com

 

2 Sketchfab

   3Dデータのプレビューが軽いのでぐりぐり動かせる。データも豊富。

sketchfab.com

 
3 GrabCAD

   メカ系に強いイメージ

grabcad.com


4 MyMiniFactory

   有料のデータが安い

www.myminifactory.com

 

5 PinShape

  よさげなデータが多い。

pinshape.com

 
6 Yeggi

   こちらはサーチエンジン。複数の3Dデータサイトを横断的に検索してくれる。

www.yeggi.com


以上、この6か所を回っても欲しいデータがないなら自分でモデリングするしかないかも。

天体望遠鏡の自作 架台

久しぶりに更新です。

天体望遠鏡の架台を作りました

f:id:masayuki_sys:20180908220502j:plain


以前に作った天体望遠鏡をしばらくは物干し竿に乗せて使ったりしていましたがあまりに使い勝手が悪く、使う頻度を落とす要因にもなっていたのでちゃんとした架台を作りたいと思った次第です。
(本当にちゃんとしたものが欲しければ買ったほうが良い)

方針は
・あまりお金をかけない
・垂直方向と水平方向に回転できる
・微調整可能
という感じで。

構造を試行錯誤した結果、ハンズでゲットしたジャンクの雲台(¥680)を使おうということになりました。
レバーがついていて、2軸に動かせます。固定もレバーをねじるだけなのでよさそうです。水平方向の回転は雲台ごと回転させることにします。

f:id:masayuki_sys:20180908220542j:plain


あとは三脚部分を作るのと、望遠鏡を如何に雲台に固定するだけです。

三脚

深く考えずに2x4材にしました。180cmの材を2本(1本¥300弱)購入して半分にカット。約90cm高の三脚ができます。
雲台を受ける部分は3Dプリンターで出力しました。モデリングはいつものFusion360。このソフト高機能すぎてなかなか使いこなせない。

f:id:masayuki_sys:20180908220708p:plain



望遠鏡と雲台の固定


雲台側の1/4インチ(約6mm)ネジに固定するしかないのですが、30cmのメタルプレートを取り付け、そこに望遠鏡を固定します。取り付けのためのアタッチメントは3Dプリンターで作ります。

f:id:masayuki_sys:20180908221355p:plain

f:id:masayuki_sys:20180908221410p:plain



完成

見た目はスマートでいい感じにできました。

f:id:masayuki_sys:20180908221446j:plain


試しに望遠鏡をのぞいてみると特に問題なさそう。よしよしと思っておりましたが、実際に夜空の星を見ようとするとやはり微調整が大変。スマートにした分だけ剛性がたりないのか、各部にアソビがあってそれだけで微調整が難しくなってしまいました。

他の方々が作っている架台がゴツい仕様になっているワケが納得です。
雲台側と三脚側をもっと一体化させねば、でも水平方向の回転はスムーズにさせたい。

そのうちなんとかしよう・・・。

ちなみにこの案の総コストは2000円ちょっと。
でもその前に試行錯誤の段階でさらに数千円費やしてしまいました。
ウォームギアでなんとかする案も考えたり。

f:id:masayuki_sys:20180908221844j:plain

 

MakerFaireTokyo2017で見てきたもの

8月5日~8月6日にかけて東京ビッグサイトで開催されていたMakerFaireTokyo2017に出展側で参加しましたが、合間に子供を連れて見て回ったもののうちいくつかをまとめ。


1 スマートミラー

f:id:masayuki_sys:20170812141004j:plain

個人的に一番気になったのはヘンリーウィーさんによる鏡に情報を映し出せるスマートミラーです。
仕組みはマジックミラーの裏側にLCDモニターを配置してあります。これでLCDモニターを表示するだけで、表側からは鏡に情報が映し出されているように見える、というもの。LCDに表示させるにはパソコンではなく、RaspberryPiを繋いでいました。

スマートミラーがこんなに簡単に作れるとは目からウロコ。しかもRaspberryPi+LCDモニターとあれば私の得意分野ではないか、と。12インチサイズのスマートミラーならすぐ作れそうなので、応用範囲が広がりそうです。

家に帰ってから調べてみると、主に海外でスマートミラーの作例は結構あるんですね。表示する内容は天気、時計が多いですが、もっと面白い使い方も考えられそうなので、今後スマートミラーの作例が増えていくことが期待できそう。


2 pi-top

f:id:masayuki_sys:20170812141145j:plain

どこのブースか忘れましたが、私の永遠のライバル?pi-topが展示されていました。
思わず写真を撮りましたが、説明員は他の人対応で忙しそうにしており、話を聞くことができませんでした。残念です。
中に搭載している白いボックスはおそらくpi-topPULSE。LEDマトリクスが内蔵されていて、pi-topでプログラムすることによりゲームができるようです。webサイトではRaspberryPiにコンパチブルで乗っかるようなイメージでしたが、写真はどのように接続されているのかよくわかりません。オプションのスピーカーモジュールも搭載していますね。音を聞いてみたかった。


3 ビスマス

f:id:masayuki_sys:20170812142405j:plain鮮やかな色合いをしている鉱物。実際に結晶が作られる様をデモンストレーションするということだったので、時間を見計らって子供と見学。延べ棒状態の鉱物を溶かして器に入れてから10分弱放置して冷却すると結晶化されました。モノによって色が異なるのは冷却速度の影響とのこと。ちなみにこのように結晶化されているものは天然では存在しないそうです。

とにかくお兄さんのビスマス結晶に対するこだわりが強く、お客さんにサンプルを見せるため、回覧するのですが、回ってきたサンプルにカメラを構えたお客さんに向かって「それは写真とらないで!」と強めに言うのですが、なぜ写真撮ってはいけないのかと思いきや「それは出
来が悪いから!」と仰ってました。出来がよいものだけを写真におさめてくれ、ということだそうです。


4 ロボットプロレス

f:id:masayuki_sys:20170812142708j:plain

ここ数年、恒例となったロボットプロレス。昼過ぎの回を見に行ったら人垣でまったく見えず。次の機会をうかがっているとビスマスの結晶化デモとタイミングがかぶり、結局初日の最後のデモを見に行きましたがやはり大盛況。早めに動いたのでなんとか見えるポジションを確保。10分間1本勝負を2試合観覧。最後は油断している相手を後ろから捕まえてジャーマンスープレックスで決めるなど、素晴らしいエンターテインメントでした。


5 RepRapCommunityJapan

f:id:masayuki_sys:20170812144947j:plain

私が使っている3Dプリンターatomの生みの親であるKatoさんが運営されている会です。
去年は大型の3Dプリンターを展示されておりましたが、今年は小型機と飴を造形する「キャンディプリンター」を展示されておりました。

キャンディプリンターは粉末状の砂糖?を溶かしてドロドロになったものを射出して整形するというもので、デモでは器の形をしたものを出力し、垂れたりすることもなく綺麗に出力できていました。これからもチャレンジングな取り組みに期待です。


6 PCN

f:id:masayuki_sys:20170812145051p:plain

私のブースの向かい側で出展されていたPCN。かの有名なIchigoJamを紹介されていました。
プログラミングの初等教育用で、モニタを繋ぐとキャラクターベースの画面ではありますが、ミニパソコンとして動作し、Basicプログラミングの勉強ができます。他にも入出力ポートがあり、ロボットを動かすこともできるようです。私も1台持っていて、とりあえずIchigoJam搭載のミニノートPCは作りました。

ここで、福野泰介さんという方と名刺交換させていただきましたが、どうやらこの人、有名人。IchigoJamを作った張本人?であり、既に会社も立ち上げていて、政府からも公認で活動されているような方でした。どうりでやたらこの人と写真を撮っている人が多いわけだ。もっといろいろ話を聞けばよかったです。


7 SAKURA.io

f:id:masayuki_sys:20170812145250j:plain

PCNの福野さんとの話の際、SAKURA.ioというサービスで通信モジュールが月額60円ほどで使えると聞いたので早速そのブースへ足を運んで話を聞いてきました。

LTEの通信モジュールが月額60円で利用できる
・月に10000回の通信が可能。(約5分に1回の頻度)
・通信モジュールは8000円
・回線はソフトバンクの回線。
・一度に送れるデータ量は聞いたけど忘れました
Arduinoなどに接続するにはブレイクアウト基板が必要。(たしか2500円ぐらい?)
・RaspberryPi用の変換基板は現在開発中で一般にはまだ販売していない
ということでした。

月額60円はよいですね。通信頻度も(プロジェクトによるけど)十分そう。
自分の中で「そのうち、利用するだろうな。」という印象です。


8 Strawbees

f:id:masayuki_sys:20170812151509j:plain

ストローを自在に組み合わせて遊ぶためのスウェーデン製工作ツールキット。
シンプルな形のパーツをストローに差し込んいくことでストローを簡単につなぐことができます。
会場入り口入ってすぐのところでワークショップを展開しており、開場中にStrawbeesで作った帽子をかぶっている人がおりました。

この手のセロハンテープやのりなどを使わなくて工作ができるツールキットは、個人的に大好物で、もっと広がってもよいと思うのですが、それほど普及しないという状況です。以前にもMakerFaireTokyoではダンボール工作用の「MakeDo」というツールキットが出展されておりましたが、こちらもそこまで普及していないですね。私は購入して家で重宝してますが。

Strawbeesも1式購入してその場で子供たちに遊ばせてみたところ、添付のチュートリアルを見ながら蝶々やオブジェなどを作っておりました。若干、パーツ同士を組み合わせるのに力が必要なので小学校低学年くらいの子供だと難しい面も。改善の余地ありですが十分楽しめます。子供たちが遊ぶのを見ていて、自分でもこういうの作りたいなぁという構想が生まれました。

9 ボンサイラボ

f:id:masayuki_sys:20170812151928j:plain

3Dプリンターメーカーのボンサイラボさん。ここの3Dプリンターはデアゴスティーニで販売されていたため、ユーザーは結構多いと思われます。

BSCUBEという小型の3Dプリンターを展示されておりましたが、それおりもブースにいた巨大な招きネコがとても目を引きました。全高1mは超えていたのではなかろうかと。自分でも3Dプリンターを使うので、このサイズを作るのに要する労力とフィラメントの量は相当なものだと想像ができます。聞くとボンサイラボ製3Dプリンターのユーザーさんにそれぞれのデータを配ってプリントしてもらったとのこと。チームワークですね。

ここではフィラメントの販売もしていたのですが、値段がなんと1kgで500円。
激安なので思わず購入しました。ラッキーです。



以上、私がMakerFaireTokyoで見学した主なものですが、実際にはもっと多くの魅力的な展示があって、後からSNSで見て見逃した感があるものも多いです。ざっと駆け足で一通りは見たつもりでしたが、全然でした。

また来年も展示側で応募するかは不明ですが、足を運ぶことには間違いないのでその際はしっかり観てこようと思います。

おことわり
一部写真を取り損ねたブースの紹介には、Makeのサイトや公式サイトからロゴや製品の写真を拝借しました。

MakerFaire2017に出展してきました。

8月5日~8月6日にかけて東京ビッグサイトで開催されていたMakerFaireTokyo2017に出展側として参加してきました。

f:id:masayuki_sys:20170809231848j:plain


2年前からやや進化した自作のノートパソコンを引っ提げての参加です。
予定していたとおり、12インチを2台(青、黄)と9.7インチを1台(茶)用意しました。

f:id:masayuki_sys:20170809232120j:plain

f:id:masayuki_sys:20170809232220j:plain


3台のパソコンを電源入れておいて、ゲーム、音楽、プログラミングなどのソフトを動かしてデモを実施してましたが、気づくと3台ともゲームで使われており、2日間通して子供たちのゲームセンターと化しておりました。

ゲームに食いついた子供の親に「これ、組み立てられるノートパソコンなんです」って説明するパターンをひたすら繰り返し。

そんな中、最初から興味を持って見て、私の考えにガッチリ共感してくれる人がいたり、類似のプロジェクトに取り組んでいる人と情報交換もし、キット化したら買いますと言ってくれる方にも出会えました。

また、今回は子連れだったので、子供らが飽きないように時間を割いて他のブースを回ったため、いくつか興味深いプロジェクトも見つけることができました。
おかげさまで2日間、十分に有意義な時間を過ごしたと思います。

さて、これで3年以上?取り組んできたノートパソコンの自作プロジェクトも一定の完成度は得たかと。まだ部品調達の面や、完成度が甘い箇所など不安要素はありますが、今後の展開どうするか。

MFT2015のときからキット化を要望する声があることは承知済みなので、その声にこたえるべく、
・自力で10~20セットくらい作って細々と頒布するか。
クラウドファンディングに出して応援を募りつつ、もう少し大きい規模で欲しい人の手元に届けるか。
・これはこれとして一区切りつけて、これまでの経験値を生かしつつ別のプロジェクトに取り組んでいくか。

悩みますな。
クラウドファンディングだとさすがに一人では手に余りそうなので誰か手伝ってくれる人とかおらんでしょうか。

今日は日中35度、夜も30度ほどありそうです。眠れないかも。

ノートPCを自作する(35)MakerFaire2017に向けて1台完成

ノートPC自作プロジェクト
RaspberryPiをメインにしてオリジナルのノートパソコンを自作しようとしている取り組みです。

f:id:masayuki_sys:20170724072925j:plain

MakerFaire2017に向けて1台完成しました。

畳んだ状態で厚みを測ると35mmでした。
2年前に作成したノートPCは約50mmだったので15mm(30%)程度の薄型化を実現しています。

point-cloud.hatenablog.com

性能もサイズ(厚み)も15年前の市販ノートパソコンと同等程度でしょうか?
これ以上薄くするにはRaspberryPiの2階建USB端子とLAN端子から変えていかないと難しそうです。あとは液晶ですかね。今使っている液晶は厚みがあるので、こちらもLEDバックライトのタイプに変えると薄くなるかも。

そこら辺が改善されると次はオリジナルのHDMI→LVDS基板を設計しなおす必要が出てきそうです。こうしてこまごま詰めていくと25~30mmは実現できるかと思われますが、薄型化を追求するのはキリがないですね。