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３Dプリントが反るときの対策方法
3Dプリントで困ることの一つ、「造形中の反り」
反りが発生すると造形中にビルドプレートから剥がれてしまったり、最後までプリントできても見た目が悪く、寸法もおかしくなるので部品として使い物にならなくなることも。
自分も散々失敗したし、未だに失敗することもありますがそれでも失敗する確率はだいぶ減ってきて、また失敗しても改善ができるだけのスキルが身についてきました。（主にPLA使いなので大したことないのですが・・・）
ここでは自分が3Dプリントの反り対策として行なっていることをいくつかご紹介したいと思います。
対策１ 温度調整
そもそも造形中の反りは樹脂が冷えるときに収縮するのが主な原因です。
なので、温度調整が一番の対策になります。インダストリアルグレードの３Dプリンターはだいたいチャンバー内の温度管理ができるようになっていることからもその大事さがわかります。
個人向けの３Dプリンターにはビルドプレートを含む造形スペースがケースに覆われているボックスタイプとアルミフレームなどで組まれているだけのオープンタイプがあります。
温度調整の面からいうと当然ボックスタイプの方が有利ですね。オープンタイプは室温の影響をもろに受けますから温度調整もくそもないのですがやれることをやりましょう。ちなみに自分が使っているのはオープンタイプの３Dプリンターです。
オープンタイプの３Dプリンターにおける温度調整といっても大したことはなく、要はビルドプレートの温度を高めに設定せよ、ということです。ビルドプレートの温度が低いと反り易いです。PLAだったら６０度にしておけば良いと思います。
１層目が食いつくから十分、とビルドプレートの温度を低めにしたりヒーター切ってたりすると、反り易い形状をプリントしたとき綺麗に反ります。
高めに設定しておけば低層部の樹脂の収縮を抑えて反りにくくなります。
対策２ ビルドプレートとの密着性
当たり前ですがビルドプレートとしっかり密着してないと反りの影響ですぐビルドプレートから１層目が剥がれてしまいます。１層目が少しでも浮いた瞬間にもうアウトなのでしっかり。
主なポイントは
・ビルドプレート。標準のまま使うのか、テープを貼るのか、最近はPEIシートが良いとか噂も聞きます。私は好きではありませんが糊で食いつきをよくする人もいます。上手くいくならそれもあり。
・ノズルとビルドプレートのクリアランス。離れすぎないこと。
・ビルドプレートの脱脂。手脂ついてるとすぐ剥がれます。
・フィラメントの質。安物の中にはたまにダメなフィラメントがあります。
対策３ ラフト／ブリム
※左がラフトで右がブリム
スライサーの設定でできる対応としてはラフト／ブリムを抑えておきましょう。
ラフトは造形物の下に敷く座布団です。ブリムは餃子の羽根です。
自分はラフトだと下面が荒れるのでブリムをよく使います。
ラフトやブリムは全体に適用されてしまうので、反りやすそうな部分がごく一部しかない場合はスライサーの設定ではなくモデルを修正して必要部分にだけ羽根をつけても良いかと思います。
対策４ インフィルの調整
同じ形状の造形物でも内部の密度によって反りの度合いが変わります。
ある部品を作るとき、練習でインフィルの値小さめで造形して成功したのですが本番時にインフィルの値大きめにしたら見事に反って失敗したことがあります。
インフィルの値が大きい（ソリッドに近い）ほうが反り易いです。強度が必要ないならインフィルの値をできるだけ小さくしましょう。
スライサーによってはレイヤーの範囲でインフィル設定を変えることができるので、この設定を使って低層レイヤーだけでもインフィルの値を小さくすれば反りを低減できます。
対策５ 冷却
ビルドプレートの冷却のことです。どこまで影響があるかはっきりしたことは言えませんが自分は気をつけているポイントです。
ビルドプレートのヒーターが切れるタイミングは設定によりますが、主に造形中の積層レイヤーがある程度の高さになったとき、または造形が完了したときのどちらか。
いずれもヒーターが切れたあと一気にプレートが冷えないよう、手動で温度を設定して時間をかけて温度を下げたりします。
対策６ 接着
最後にあまりオススメしませんがある程度の効果が望める手段として、木工用ボンドでの接着をご紹介。
これは上記の対策が十分に実施できてなくて、反りが発生することが大いに予想されるとき、もしくは造形中のものを観察して反りが発生する兆しが見えたとき、該当箇所に木工ボンドを垂らしてビルドプレートと接着することで反りを防ぐものです。
ボンドには即効性が求められるので速乾タイプを使用してます。
XY方向に動いているビルドプレートにこちらも動きを合わせて的確に垂らさないといけないので難易度は高めです。ノズルに手がぶつかると積層にズレが発生することもあり、そうなっては全てが台無し。
そのリスクを背負ってまでボンドでいくのか、素直に最初からやり直すのかは状況によって判断が必要になります。
上手くいけば反りの予防や悪化を防ぐことができます。
造形後、固まったボンドはある程度剥がすことができますが多少なりとも造形物やビルドプレートに残って汚れになる可能性もあるのでその点も考慮が必要です。
以上、６つの対策をご紹介しました。
最近は２０ｃｍｘ２０ｃｍ以上のビルドスペースを持つプリンターが手軽に買えますが、反り対策ができないとそういった機種を買っても有効に利用できないでしょう。
まずはPLAを使って上記の観点で反り対策を練習してみてください。
大型の造形が綺麗にできるとまた３Dプリントライフが豊かになります。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
加熱したはんだごてをあててナットを加熱します。
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。
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。
綺麗に収まりました。
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。
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。
３ GrabCAD
メカ系に強いイメージ
４ MyMiniFactory
有料のデータが安い
５ PinShape
よさげなデータが多い。
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。
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
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。
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。
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。
完成
見た目はスマートでいい感じにできました。
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。
