3Dプリンタ

2016年1月22日 (金)

自作デルタ型3Dプリンタ(Rostock mini)の修理 その2

 壊れたパーツを修理して新しいフィラメントフィーダーをつくったのですが、調整を前に時間が経ってしまいました。
最近3Dプリンタを使う必要性がでてきたので、やっと調整を行い、フィラメントフィーダーを新しいものに交換して使える状態にしました。

Photo_5
(写真1;全景)

Photo
(写真2;新しいフィラメントフィーダー)

 フィラメントの送りは問題ないようです。単純な構造なので、ギヤ部の清掃やフィラメントの抜き差しが楽になりました。

Photo_2
(写真3;新しいフィラメントフィーダー)

 試しにThingiversにあったBB-8を造形してみました。 
 表面にしっかり模様があるのですが、精度が今一なので鮮明に出ません。造形精度を上げるために、ハード及びパラメータの更なる調整が必要です。

Bb8
(写真4;BB-8の造形を終了した瞬間)

 3Dプリンタを使う機会が少ないため、今回のようにいつまでも放って置くことになります。
 せっかく自作し所有しているので、もっと有効に活用するよう考え直す必要があります。

修理その1へ

2015年10月26日 (月)

自作デルタ型3Dプリンタ(Rostock mini)の修理

筐体を構成するパーツが割れて稼動不能となりました。
パーツはfablabの3DPrinterで再出力し、3つ全て交換しました。これから調整を始めます。

3d
(写真1;割れたパーツ)

又、Extruder(フィラメントフィーダ)のパーツも数ヶ月前に割れてしまい、インシュロックで固定していたのですが、フィラメントの送りが芳しくないため、この機会につくり替えることにしました。
つくったのは「Compact Bowden Extruder, direct drive 1.75mm」というものです。
Compact Bowden Extruder direct drive


Filamentfeeder
(写真2;パーツ一式 パーツは今まで使っていたものがそのまま使える)


Filamentfeeder_2
(写真3;組立て完成 コンパクトで構造も簡単)


3dextruder
(参考写真;今まで使っていたExtruder(フィラメントフィーダ) Airtripper Bowden Extruder BSP Edition ワンタッチ継手BSPをネジ込む部分が割れた)

これでプリントベッドより上部のプラパーツは全て改造又は交換したことになります。
3Dプリンタで出力したパーツは割れるケースが多く、その原因は、造形時「infill」の密度が低かったため強度が弱くなってしまったことが考えられます。又、フィラメントがPLAだったことも一因、ABSのほうが丈夫だとは判っていたのですが造形時の反りが厄介でした。最近はPLAでもABSに劣らない強度を持つフィラメントがあります。ちょっと高価で手がでないですが・・・
これからフィラメントフィーダの性能を検証していきます。

前の関係記事へ
修理その2へ

2015年8月 7日 (金)

「Maker Faire TOKYO 2015」へ行ってきました

勿論「青春18きっぷ」で片道4~5時間の日帰りでした。東京方面は電車のイスは殆どの区間で縦長(ロングシート)なので関西方面に比べ非常に疲れました。

「Maker Faire」は世界的なDIYの展示発表会で、その日本版です。東京ビックサイトで開催されました。
ものづくりの好きな人(「Maker」と言われてます)が集まり、電子工作、ロボット、クラフト、電子楽器などなど自作したものを見せて、動かして、見に来た人を驚かせ楽しませます。
「Maker」は個人やグループ、学校、企業と色々で、見学者も多く会場は大盛況でごった返していました。

私はこのようなメジャーな展示会は初めだったこともありますが、ビジネス関係の展示会とは違い「Maker」と見学者が一体となったこの熱気にビックリしました。

Makerfaire2015
(写真1;入り口の立看板)

会場にいる時間が短くて色々なジャンルのものをゆっくり見れなかったのですが、3Dプリンタ関係だけはちょっと時間を掛けました。Webで気になっていたものや構造・機構が新しいものを中心に見てきました。
どれも造形精度の向上に力を入れているようで、相反する小型化、コストダウンも両立するよう考えられいるようです。

Proton
(写真2;RepRap Community Japanのブース)
手前右は「Proton」、直行座標型ならこれをつくってみたいと思って注目しています。造形精度が良く安価でできるよう設計開発中のようです。

Photo
(写真3;これもRepRap Community Japanで開発中?、関節型デルタロボットと記載がありました)
詳しい内容は聞けませんでしたが、パラレルリンクが上下にあってそれぞれ逆に動かして造形スピードを上げるようです。

Photo_2
(写真4;小さいデルタ型プリンタ、写真は大きく見えますが右下の黒の筐体のものと同じです)
造形精度を上げるため筐体が金属でできており、キャリッジの移動はベルトは使わず、ネジボルトで3軸を上下させています。

Weekendmakers
(写真5;Scara 3D Printer?)
これは、XY軸(HOTEND移動)は水平多関節ロボット(SCARA)?で、Z軸は一般的なネジボルトで上下、これもベルトは使っていないので精度は良いかも


Photo_3
(写真6;パーソナル向けのレーザーカッタ)
手前はパーソナル向けのレーザーカッタ(半導体レーザー)で5~6万円程の安価、1mmミリ前後のシナベニヤは切れるそうですが、頻繁に使う2.5mm厚のMDF板の切断は無理なようです。彫刻専用かな・・・


今回の東京行きは直前で決めたこともあり、どんな出展があるのか調べる時間がありませんでした。もっと早く決断し事前準備をしっかり、見るものを絞るべきだったと反省しています。
今回の展示会は「Maker」・見学者共に若い人が多く、ちょっとこの乗りに付いていけない感もありましたが、質問すれば丁寧に答えてくれましたし、有意義な時間を過ごしたと思います。又、自分も「Maker」として頑張るぞと元気をもらったような気がします。


2015年4月 7日 (火)

自作デルタ型3Dプリンタ(Rostock mini)の改造 その4

やっと完成しました。
動きはスムーズで、今のところマグネット(磁石)とボール(鋼球)が外れることはありません。


(動画1:改造後のテストプリント)

より外れ難くするために、マグネットを強力で信頼性のあるものにし、又、マグネットとボールの接触部分をサポートするようにダイアゴナルロッド先端のチューブの形状を再考しました。

2
(写真1;左は組付け前のマグネットとアルミ棒、それらを連結するチューブです。 右側は完成したダイアゴナルロッドと組立て治具です)

ダイアゴナルロッドは6本全てを同じ長さにしなければなりません。 組立てて接着した後、差し込めば同じ長さになるという簡単な治具をMDF材をレーザーカッタでカットしてつくりました。


1
(写真2;ダイアゴナルロッドのチューブの先端はボールを包み込むような形状になっています)

チューブの先端をボールを包み込むような形状にするには、ボールを熱くしてチューブの先端に押し当てて加工する方法があるようですが思うように行きませんでした。CADで先端内側を面取り(Chamfer)をして、プリントしたら期待した形状になりました。


さあこれで完成だ・・・と喜んで仕上げにステッピングモータを取り付ける部品をプリントしてみました。

表面的には問題なく綺麗にできたのですが、わずかにネジ穴の位置が合わず使用に耐えませんでした。まだ若干設計値より小さめでした。
プリント寸法の微調整はFirmwareのダイアゴナルロッドの長さを指定するパラメータで行いました。今までは標準的なユニバーサルジョイントだったのでパラメータは標準値で良かったのですが、今回ジョイント構造を変更したのでこのパラメータも変更しなければならなくなりました。

このウェブサイトを参考にしました。
Calibrating a Delt 3D Printer

このサイトに出てきますが、100mmX100mm程の四角形を出力して、その実際の辺を測定します。結構大きいですができるだけ大きいほうが測定誤差も小さく精度は上がると思います。

その3へ
修理へ

2015年3月17日 (火)

"BONSAI"という3Dプリンタキットを組立てました

先日、3Dプリンタキットの組立てワークショップを手伝う機会がありました。
キットは"BONSAI"という機種で、一般的な直行座標(XYZ)型で、筐体はMDF材、約25cm四方の角型、電源も中に入り驚くほどコンパクトです。

Photo

このキットは国産ということもあり、部品チェックがしっかりされており、各種マニュアルもしっかり揃っています。特にマニュアルは抜かりなく書かれており、その通りに組立て調整、そしてソフトの設定を行えば誰でも完成させることができるものです。過去に海外製のキットを見たことがあるのですが、マニュアルが判りにくかったり、ネジがインチだったりで組立てに苦労しそうでした。


この機種の一般的なものと違うところは、デルタ型のようにフィラメントを送り出すコールドエンドとノズルのあるホットエンドが別れていること、XYの機構が特殊なことです。コンパクトにするためにホットエンド部分を小さくする必要があり、かなり考えられているなと思いました。

Bonsai
(写真1;組立て中の1台)

XYの機構が特殊なことで最終の調整はシビアでちょっと苦労しました。2日間掛かりましたが全員完成し動きましたのでやれやれでした。(参加者は3組でした)
完成品との値段差は1万円程ですので、わざわざ苦労してキットを組み立てることはないと思われがちですが、自分で組立てることで3Dプリンタの仕組みがより深く理解できます。そため完成後のメンテナンスや改造が自分でできるようになります。
3Dプリンタは調整やメンテナンスが絶対必要になりますから組立ての苦労は無駄にはならないと思います。

尚、この機種は毎週3Dプリンタの部品が付録で付いてくる「Deagostini」のものとほぼ同じです。違いは筐体がアクリルでできていることです。(MDF材より丈夫かもしれません)キットの組立ては相当な集中力が必要ですので短期間で取組まないと途中で挫折するかもしれません。

2015年2月 8日 (日)

自作デルタ型3Dプリンタ(Rostock mini)の改造 その3

調整が終わったところでホットエンドを取り付けテストプリントしました。期待した通り綺麗に造形しましたが、寸法が小さ目にできてしまいました。
原因はベルトドライブギアを歯数の少ないものに変更したにもかかわらずFirmwareのパラメータの変更を忘れたためでした。
パラメータを変更したことで調整をやり直さなければなりませんでしたが、再調整後のテストプリントでは正しい寸法で造形できました。

これで完了ということで実際に使用する部品のプリントを開始しました。
ところが途中でダイアゴナルロッド(磁石)がボールからはずれ、緊急停止せざるを得ないトラブルが何度か発生しました。

3d_
(写真1;ダイアゴナルロッドの磁石がボールからはずれた)

観察しているとInfill(造形の内部構造)のプリントが始まりHotEndの動きが激しくなったあたりで外れるます。Infillをハニカム構造に指定していることで他の構造より激しく動くと思いますが、外れるのはまずいです。

やはりamazonで購入した中国製はNGか?磁力にバラつきがあり、弱いものが混ざっていそうです。
安いせいか仕様もはっきり明記してなかったので仕方ないか・・・

磁力が強く安定している磁石を購入し、ダイアゴナルロッドを作り直さなければなりません。
磁石とロッドは接着剤でチューブへ固定しているので再利用はできません。そのためこのチューブをプリントし、アルミ管も購入する必要があります。

3d__2
(写真2;ダイアゴナルロッド用チューブのプリント)


チューブは1個ずつ作ったこともあり綺麗にできました。HotEndが激しく動かないので外れることはありませんでした。因みに、今までこのチューブはFABLABのSolidoodleやRepricator2で作ってみたのですが綺麗にできませんでした。

磁石は多少は高くても仕様のしっかりしたものを国内の専門店から購入しました。

ロッドはアルミ管を使います。Reprapや自作サイトではカーボンチューブを使っていますが、通販で購入すると送料もかかり高いものになってしまいます。アルミ管は近所のホームセンターにあり安価で直ぐ入手できます。

ダイアゴナルロッドを作り直すための部品が揃いました。

3d__3
(写真3;ダイアゴナルロッドの部品一式)

ロッド6本全て磁石間が同じ寸法にできるような治具を作成し、また磁石とボールの接触をサポートし安定して可動するようにチューブ先端の形状を見直し加工して組付けに入ります。

その2へ その4へ


2015年1月21日 (水)

自作デルタ型3Dプリンタ(Rostock mini)の改造 その2

プラパーツのバリを丁寧に取り除き、ダイアゴナルロッドを完成させて、改造部品が揃ったところで旧部品と入れ替え組み付けました。
タイミングベルトの張りはキャリッジのベルトの固定位置をずらすことにより調整しました。もうトッププレートをずらす必要はなくなりました。そしてプラットフォームとベッドとの距離を測定するためのダイアルゲージを取り付けました。

3d_
(写真1;改造部全景)

尚、ベルトドライブギアは今まではプリントしたプラスチックのギアでしたが、耐久性に問題がありそうなのでeBayで購入した中国製のアルミ製に変更しました。安価で心配だったのですが意外に問題なさそうです。

リニアブッシュは今までは結束バンドで固定していたのですが、ボルトで締める方式に変更しました。しっかり固定されますが、それ程効果は無いように思います。

3d__2
(写真2;キャリッジ部拡大)

改造のため各部分の寸法が変わりましたので、Firmware(Marlin)の寸法に関わるパラメータを変更しなければなりませんが、取りあえずパラメータに関係する部分の寸法は実測値で変更しました。

これで、プラットフォームのベッドからの高さを測定する準備ができましたので、調整に入ります。
尚、調整は、”中心+周辺3ヶ所”を測定し、同じ高さになるようにすることです。

(動画1;高さ調整 動きがスムーズになった気がします)

調整はキャリッジ上部のネジ(エンドストップSW用のトリガーボルト)とFirmwareの寸法パラメータの微調整で行います。4ヶ所の高さが±0.01mm以下まで調整するのが理想のようですが、なかなか難しく根気のいる作業です。

前の記事へ その3へ

2014年12月16日 (火)

自作デルタ型3Dプリンタ(Rostock mini)の改造

自作したデルタ型3Dプリンタですが、不具合が出たりプリント精度が上がらないため、ついに改造に着手しました。
3d
(写真1;現行のマシン)

現状のマシンでは、プラットフォームとロッド、キャリッジとロッドはユニバーサルジョイントで繋がっています。
ジョイント部の回転の中心軸はボルトですので、頻繁に振動で緩みます。ガタが多いのでショックアブソーバー代わりの輪ゴムは欠かせません。更に、ジョイント部はプラスチックですので金属との摩擦で消耗します。

ベルト関係においては、モータの回転を確実にベルトに伝えるにはベルトを強く張る必要がありますが、現行の構造ではトッププレートを移動させなければなりません。そうするとendstopネジの位置が変わってしまい、その都度水平度の調整が必要になります。又、最近はキャリッジにあるベルトのストッパーが2箇所も折れてしまいました。

これらの問題を解決するために
ユニバーサルジョイントではなく磁石と鋼球を使ってスムーズに動くジョイント(マグネティックジョイント?)に変更することにしました。
ラジコン用のロッドエンドを使う手もあるようですが、磁石と鋼球ならノズルが衝突してもある程度力が加わったところで外れるようにできそうです。そうすればマシンへのダメージを減らせるかなと考えました。

マグネティックジョイントにするにはキャリッジからプラットフォームまで全てを交換することになります。そこで意識してベルトに関する問題を解決できるような構造(ベルトの固定と張りの調整)のキャリッジを Thingivers から探しました。


Magjoint
(写真2;交換する部品の一部)
・プラパーツは3Dプリンタで出力
・ロッドは6mmアルミニウム管でホームセンターで購入
・磁石はAmazonで購入、中国から直接発送されたもの(磁力とメッキ剥がれがちょっと心配)
・鋼球と接着剤はMonotaroで購入

Magjoint_2
(写真3;キャリッジ部拡大)

3Dプリンタの精度が良くないためプラパーツのバリが多く、相当削らないと部品同士の結合ができません。そのため実際の組み付けには時間が掛かっています。

前の記事へ 次の記事へ

2014年10月 8日 (水)

3Dプリントを業者へ依頼することも考える

苦労して設計し作成した3Dデータですが、安価なパーソナル向け3Dプリンタ(自作機も含め)でプリントすると、プリント途中で失敗し何度もやり直したり、完成しても品質的に問題があったりします。又、大きなものは異常なほどプリント時間が掛かかりますし、素材も限られます。

パーソナル向け3Dプリンタの多くは「熱溶解積層法」(高温で溶かした細い糸状の樹脂を積み重ねていく方法)という方式を採用していますので、細かいもの、精度が必要なものには向いていないもしれません。
それなりの精度を出すには、調整とメンテナンスが必要ですが限界があります。上手に造形するには経験とノウハウも重要な要素だと感じています。

品質や精度にこだわる場合は、「3Dプリンタ出力サービス」を利用する手があります。
「他の造形方式」を採用した高価なの3Dプリンタを使っているので、品質や精度には問題ないようです。又、大きなものやカラーでのプリント、素材も樹脂だけでなく色々なもの、造形方式も選択できるようです。
3Dデータをネット経由で送付するだけで、造形物を出力し送ってもらえます。(当然有料ですが!!)

その他の造形方式と合わせて下表にまとめてみました。
Photo
(表1:3Dプリンタの造形方式一覧)

たまにしか3Dプリンタを使わない場合は、購入はもったいないかも・・・
「3Dプリンタ出力サービス」を利用すれば、3Dプリンタを保有する必要はありません。調整やメンテナンス等々余分な手間に時間を取られません。3Dデータの作成に時間を掛けたい人は、一つの選択肢だと思います。
プリンタ購入費用と出力サービスに支払う費用を対比させてみると良いかもしれません。

2014年9月24日 (水)

3Dデータをどのように準備するか

今まではWebサイト"Thingiverse"から3Dプリンタの部品、テスト用造形物、試しのフィギュア等の3Dデータをダウンロードして使用していました。一番簡単で手っ取り早い方法ですが、形や寸法の変更はできません("OpenSCAD"のデータは寸法等若干の変更はできますが)。所詮他人がつくったものです。
やはり自分自身で設計デザインしたものをプリントしたいものです。私は現在「3D CAD」のフリーソフト"123D Design"を習得しようと本や雑誌にある事例で作図練習しています。当初はほとんど練習せず簡単な部品を設計して、意外に簡単だったのでちょっと舐めていたのですが、複雑な造形物を設計するにはテクニックとかコツが必要なようです。勉強勉強・・・

またフィギュア(あまり興味ないのですが)や、アート的な造形物をデザイン(設計)するには、造形系モデリングソフト「3D CG」を使えるようにならなければなりません。(部品などは寸法が大事なので3D CAD=寸法系モデリングです)現在は"Blender"というフリーソフトの3D CGをインストールしてあり、STLファイルの形状を確認するために使ったことはありますが、新規に設計するにはちょっと難しそうです。今後の課題です。

尚、最近3Dスキャナを試す機会があり、かなり興味が沸いてきています。試したものはKinect(キネクト)と言うマイクロソフトxbox用の人の動きを感知するセンサーを使い、読み取った情報から3Dデータを作成するソフトと組み合わせて使うもので、割と精度良く作成できていました。精度の良いものはかなり高価ですがこれは2万+2万円程度でいけるようです。ここで作成た3Dデータを3D CGで修正+αすれば更に精度良く面白いものができそうです。
3Dスキャナは使い勝手が良く安価で高精度のものが、まだまだこれから出てきそうです。

以上の「3Dデータをどのように準備するか」を図1にまとめてみました。


Photo
(図1:3Dデータの準備)