SOLIDYARDブログ

3Dプリンタやお手軽な無料3D-CAD関連のブログです。

3Dプリンタって、仕事だけでなく趣味のホビーやいろんなものに応用できるのですが、その応用例や身近にダウンロードできる無料のCADなどの簡単な使い方の解説などをご紹介をして行きたいと思います。 3Dプリンタのご検討、ご購入についてはSOLIDYARDを是非一度訪問してみてください。

さて、今回ご紹介するのはPLA、ABS樹脂以外の素材でできたサンプルです。
入手したのは

1.NinjyaFlex
2.ナイロン618
3.ナイロン645

といわれるものです。

NinjyaFlex

フェナー・ドライブ社が開発したニンジャフレックスは非常にユニークなフィラメントです。素材そのものが柔らかいので、ボーデンタイプ・エクストルーダーを使用したウルチメーカーや3DVISON-XTで使用できるのか心配でしたが、結果的には問題なく使用できました。ただ粘り気があるので、出力速度は30mm/sec以下にした方がよい結果が得られます。試すだけであれば、1本丸ごと買わなくても切り売りでどうぞ。
ウルチメーカーでもベッドにマスキングテープを貼れば出力出来ます。

3DVISON-XTで出力

温度は235℃〜245℃ぐらまで上げる必要ああります。ガラステーブルであれば温度は45-50℃位でも問題なさそうでした。完成したタコは文字通りグニャグニャですが、ちゃんと元の形に戻ります。

 
 Nylon618、645

こちらはTaulman3D社のナイロンフィラメントです。
ナイロン618ナイロン645の違いはナイロン618がやや柔らかく乳白色なのですが、ナイロン618は強度的には ナイロン645に比べて強度はやや劣りますが、その分弾性、柔軟性に優れます。
ナイロン645はナイロン618と比較すると約1.3倍程度強度に優れますが、柔軟性や弾性はその分、やや618に劣ります。高強度のナイロンを必要とする3D成形品を出力造形するのに最適です。そのまま成形後すると半透明になります。ナイロンは染料で染めることが可能です。
ナイロンは強度がありながらも適度な弾性もあり軽量なので、いろんなものが作れます。


ナイロン645を出力中。


ナイロン618を出力中
 

こん〇〇は。

熱溶融樹脂積層式3Dプリンタは主にABS樹脂とPLA樹脂が使用出来ますが、ABS樹脂は
樹脂の特性上、熱収縮しやすいので、ヒーターベッドのついたプリンタでないと大きなものを
出力すると淵から反り返り剥離することがあります。

もっとも、プリンタにヒーターがあっても室温が低いと収縮し易くなるので、ベッドにヒーターが
あってもできれば、プリンタの側面をダンボールやベニヤ板あるいかアクリル板なので囲って
周囲の熱が急激にさがらないようすることをお勧めします。

さて、話は変わりますが、今日はあるお客様に比較検討用に樹脂の違いによる成形物の違い
があるのか聞かれましたので、実験してみました。

使用した材料はABS無着色品、ABS着色品(ホワイト)、PLA樹脂です。

データーはThingiverseのrubber duck ラバー・ダックといういわゆるアヒルのフィギュアです。

アヒルにはオーバーハングやら、曲面などがあるので指定されたものです。

早速、3Dプリンタでそれぞれ出力してみました。

条件は
1)エキストルーダー温度:220℃ 
2)Z軸解像度:0.1mm(100µ)で出力
3)ベッド温度:90℃
です。

出力した結果は下記の通りです。
IMG_1903

上図の写真のように色も違いますが、よく見ると樹脂により表現が違いますね。

まず、最初にABS樹脂無着色の樹脂です。
abs01

縞模様はあるのですが、ノッペリした感じです。
この樹脂はフィラメントの時は光沢があったのですが、造形したものは光沢がありません。

 2)ABS樹脂ホワイト
abs02
 先ほどの無着色樹脂よりコントラストが高いというか、線が少し目立たない
感じですね。光沢があるので、線が目立つように頭頂部分が見えますが、
全体としてはあまり目立ちません。

3)PLAホワイト
pla01
この形状の再現性だけとれば、PLAの方が明らかにABSを上回っているよう
に思えます。
ただ、これは温度も深く関係してきます。私の場合、PLA樹脂の温度が適切な
温度よりやや高かったようです。

ただ、ご覧頂いてわかるのですが、光沢があると積層の断面が目立って、
一見解像度が低いように写真では見えてしまいますね。

たた、ABSはヤスリ掛けやカッターなどで後加工が割と簡単なんですが、
PLAは硬化後は固いので後加工に少し手間がかります。
とは言っても、製作する人にとっては感じ方も人それぞれじゃないかと思います。
実際はPLAでも紙やすりで加工もできます。ただ、カッターでは厚さによっては切れにくい場合もあります。

最近はPLA樹脂もいろいろな種類(SoftPLA、弾性PLA、ProPLA)などPLA樹脂にもグレードとか
種類が増えて来ましたね。いずれ紹介したいと思います。




 

私の愛車は初代のホンダのフィットです。発売当時はとても人気があって、
納車に1-2か月は普通に待たさせれることが多かったようですが、自分は
偶然、注文キャンセルされた車に当たったのか、すぐに納車して頂けました。
この車は今まで乗った車の中では妻もお気に入りのせいか、一番長いこと
乗ってます。

気に入っているので走れなくなるまで乗ってやろうと思っていたところに、
娘がアームレストの蝶番部分に乗ってしまい、根本から壊してしましました。
蝶番だけでなく、ロック部分もポッキリです。

ディーラーに持っていけば、修理はできるけど、お金もかかりそうだし、
プラスチックだし・・・。

プラスチック?

ならば、3Dプリンタで修復できないかと勝手に修理をしようと思い立ちました。
材質はABSを選択しました。ABSなら割れにくいし、粘るのでいいんじゃない
かと。強度的にはどうなんでしょうね?

ます、壊れた部品を取り外して、ノギスで正確に寸法を測ります。
このような部品は見た目が悪くても、外形寸法さえ合えば、実用上は問題ない
はずです。

しいて言えば、蝶番はディーラーに発注しても納期もかかりそうなので、、近所
のDIYショップでそれなりの大きさのものを購入しました。

しかし当たり前ですが、穴が全然合いません。そこで、蝶番とアームレストの
隙間を埋めるベース板も設計しました。もっとも設計というほどではありません
が、このような時に早く欲しい部品を作るには操作が簡単なTinker-cadの出番
です。

Tnker-cadは個人で営利目的で使用しない限り、無償で使用出来ます。

まずはログインして、四角の板の蝶番を付けるベースを作成します。

このソフトは操作が簡単な上にブラウザ内で動作しますので、インストールする
必要もありません。

Tinker-CADは一時期はオーナーが閉鎖宣言をしてしまい、廃止になりそうで、
かなりのユーザーから残念がられたのですが、現在はAutodesk社の傘下にな
り、サービスが継続されるようになりました。

このシステムの優れたところは習得が簡単で、ユーザーが作成したデータも
パソコンでなく、Tinker-cad側で保存してくれることです。

それゆえ、PCがあればどこでも呼び出して続きのデータを作成できるのも嬉
しいですね。

さて、ログインしたら、右の部品トレイから赤色の立方体を選んで、ワークス
スペースに置きます。この立体に先ほど現物から測ったサイズを入力し、板状
にします。

穴は、円柱図形を使います。穴をあける位置で円柱のサイズ(穴の直径)を
セットします。その後、画面にある、InspectorでHoleを円柱に適用します。
すると円柱が透明になり、穴が空きます。

tinkercad_base
上の2つはアームレストのフタ側につけるシム替わりのパーツで厚みを
変えて2種類作成しました。

下の幅の大きなものはアームレストのフタの蝶番を直接止めるベース板です。
3Dプリンタで出力に消費したフィラメンントは約1.01m 8gでした。
あまり精度も必要としないので、0.3mmピッチで出力しました。

car_02
で、出来上がったものが上の写真です。

tinkercad_lock_pin
こちらははアームレストのフタの裏側に付ける、ロックです。
真中にはスリットを溝をあけて、すこしだけしなるようにしてます。
消費したフィラメンントは0.34m 3gでした。

こちらも、0.3mmピッチで出力しました。
で出来上がったの部品が下のものです。
car_01

実際に使用してみました。
car_03
アームレストを閉めると、カチッと四角い穴にはまり、どうやら問題なく使用
出来るようです。強度も十分ありそうです。

car_04
上の写真は閉めたところです。実用上、見た目も悪くなく問題なく使用できます。

では実際にこの部品はいくらかかったのでしょうか?

使用したフィラメントですが、1g=8円位です。、
 
1)ベース板 3gx8=24円
2)ロック   8gx8=64円
            =88円です。

出力に使用した3Dプリンタの使用時間が1時間10分=70分、つまり
1.16時間です。

使用した3Dプリンタに消費電力は120W/hですので
実際に消費した電力は120Wh x 1.16= 約140Wです。

1時間の電力料金単価(平均22円/Kwh)で計算すると
0,14(Kwh)x22円=3.08円
つまり材料費88円+3.08円ですから、合計しても100円しない計算に
なります。
 
ただ、この中には部品の一番重要な設計費は含まれてませんが…(^^;

フィラメントは使用する量をプリンタ制御ソフトウェアが出力する前に
自動的に計算してくれるます。

材料があらかじめどれくらい必要なのかが、分かるのがいいですね。

こんな風に、今までは自作できなかったプラスチック部品が出来るのも
3Dプリンタの大きな魅力です。奥さんにも感謝されちゃったりします。






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