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3Dプリンタはどうやって使う?どんなことができる?
現在注目されている”3Dプリンタ”は、3次元的なデジタルモデルを元に実際に物体を作り出せる機械のことです。製造業などの現場だけでなく、家庭用として模型やフィギュアを作ることができます。ここでは、基本概念から組み立て方・修理方法まで3Dプリンタについて幅広く学ぶためにおすすめの本をご紹介します。
門田先生の3Dプリンタ入門 何を作れるのか、どう役立つのか
3Dプリンタの仕組みがよくわかる
技術教育講座の准教授で、ものづくりの市民工房「ファブラボ」のディレクターでもある著者が、3Dプリンタの原理や構造、利用法などを丁寧に解説しています。3Dプリンタの使い方とともに「ものづくり」の現状や今後の展望まで学べる1冊です。
本作品は、縦書き表示での閲覧を推奨いたします。横書き表示にした際には、表示が一部くずれる恐れがあります。
また、画面が小さい端末の場合、文字サイズの拡大等により稀に体裁に違和感が生じることがあります。その際は、通常の文字サイズにお戻しのうえお読みください。
門田先生の3Dプリンタ入門
何を作れるのか、どう役立つのか
門田和雄
本書の内容は、2015年9月の情報をもとにしています。
本書に掲載の社名や団体名、イベント名などの表記は、著者が普段用いているものです。正式名称と完全に一致しないものもありますので、あらかじめご了承ください。
●本文図版/長澤リカ
●目次・章原・本文デザイン/島浩二
図5-2から図5-24の写真提供 株式会社JMC
図6-22の写真撮影協力 Genkei
図7-2から図7-16の写真撮影協力 Genkei
はじめに
2011年頃から、樹脂を溶かして積層する低価格の「3Dプリンタ」なるものが日本にも導入されはじめ、2013年から2014年にかけて、メディアなどで取り上げられる機会が増えたこともあり、「3Dプリンタ」という言葉が広く知られるようになった。この間、3Dプリンタは家電量販店で販売されたり、国内製品が発売されたこともあり、実際に3Dプリンタを手にする人々も増えてきた。そんな中、高精度の3Dスキャナを用意して、3Dプリンタの出力サービスをするスペースや3Dプリンタをシェアして利用するスペースなども数多く生まれた。さらには、3Dプリンタを自作するグループなども現れ、「3Dプリンタ」をキーワードとして、さまざまな関わり方をする人々が増えている。この3Dプリンタが今後、どのような形で私たちの生活と関わっていくのかを予測することは難しいが、私たちの身近に現れたこの新しいデジタル工作機械が一時のブームで完全に消え去ることはないだろう。
科学技術が進歩すればするほど、ものを作ることは一部の専門家の仕事になってしまい、それ以外の人はそれを享受するだけで、ものの修理さえもしなくなっているということが言われて久しい。もちろん、3Dプリンタが普及すると言っても、一人一台や一家に一台という時代がすぐに到来するとは思わない。しかし、大量生産でこれだけものがあふれた時代に、自分だけのものを作りたい、あの人だけのものを作りたいという気持ちがわいてくるのも必然であろう。
これまでにも「自分で作ろう:DIY(Do It Yourself)」の精神で日曜大工やガーデニングに取り組む人は存在した。3Dプリンタの普及もある意味ではこの流れの中にあるだろう。しかし、これまでのDIYと大きく異なる点として、3Dプリンタはデジタルデータを扱うということがあげられる。デジタルデータはインターネットなどを介することで、一瞬にして世界を駆け巡り、人を惹きつけるデジタルデータは素早く拡散し、また元データを改良してよりよいデータが作られるということなども容易になる。また、近年世界中に急速に広まっているものづくりの市民工房であるファブラボでは、デジタル工作機械を複数の人たちが共有して活用するなどの例も見られる。これはDIYがさらに進化した「みんなで作ろう:DIWO(Do It With Others)」とよばれ、ものづくりの新しい流れになってきている。
この流れに乗るか乗らないかは、もちろん個人の自由である。ただし、科学技術に少しでも興味をもち、本書を手にしたあなたは、何かしら3Dプリンタに興味や関心をもっているのではないだろうか。私自身、一般の方より少し早い2012年に3Dプリンタを海外から購入し、これまで3Dプリンタのおもしろさや難しさを体感してきた。そこで感じることは、現在の安価で普及しつつある3Dプリンタはまだまだ精度や速度などの面で不満な点も多いが、「3Dプリンタは理系脳を鍛え、今後、クリエイティブクラスで生きていくための強力な支援ツールになるだろう」ということである。クリエイティブクラスとは、アメリカの都市経済学者リチャード・フロリダによって生み出された階級であり、具体的には、科学、エンジニアリング、デザイン、芸術、音楽、法律、ビジネス、金融などに従事している知識労働者層のことを指す。これらの職業において、コンピュータは既に必須のツールである。今後、これに3Dプリンタなどのデジタル工作機械を結びつけることで、より活動の幅を広げる人間が出てくるであろうと予測するまでもなく、すでに多くの活動事例が実際に生まれつつある。
また、私自身、デジタル工作機械を備えた市民工房を運営するファブラボジャパンネットワークのメンバーとして日々活動しており、2013年8月からは横浜にあるファブラボ関内の運営にディレクターとして関わってきた。また、世界ファブラボ代表者会議にもこれまで4回出席し、世界的なファブラボの広がりを間近で実感している。同時にこの間、東京工業大学附属科学技術高校においてデジタル工作機械の活用を含めて、幅広く、機械工学やロボット工学の教育実践に取り組んできた。
これらの経験を踏まえて、「わかる」「使う」「作る」という視点でまとめたのが本書である。本書は、1部「3Dプリンタがわかる」、2部「3Dプリンタを使う」、3部「3Dプリンタを作る」から構成される全8章からなる。全体を通して3Dプリンタを理解していただけるようにするため、その科学技術的な内容のみならず、第6章では3Dプリンタとともに話題になることが多い、デジタルファブリケーションやものづくりの市民工房であるファブラボについてまとめ、第8章では3Dプリンタの未来を展望した。
現在にいたるまでの3Dプリンタブームを冷静に俯瞰しつつ、現時点での3Dプリンタに関係する基盤技術についての理解を深めていただき、3Dプリンタを使ったり、3Dプリンタを作ったりする活動への一歩を踏み出すための一冊にしていただけると嬉しい。
門田和雄
CONTENTS
はじめに
1部 3Dプリンタがわかる
第1章 3Dプリンタとは
3Dプリンタは積層造形技術
幅広い積層造形技術の道用分野
プラスチック
木材
コンクリート
セラミックス
食品
バイオ細胞
金属
第2章 3Dプリンタの原理
ものづくりの技術
切削加工
塑性加工
溶接
鋳造
砥粒加工
金型と射出成形
3Dプリンタの技術
光造形法の原理
粉末積層法の原理
インクジェット法の原理
熱溶解積層法の原理
第3章 3Dプリンタの構成
熱溶解積層法の3Dプリンタに注目
3Dプリンタの構造
メンデル型とレップラップ
フレーム型
ボックス型
ロストック型
3Dプリンタの各種部品
ステッピングモータ
モータドライバとヒートシンク
電源裝置
エクストルーダー
ホットエンド
軸受
リミットスイッチ
ねじ
軸継手
歯付きベルト
3Dプリンタの制御
制御とは
位置制御と温度制御
PID制御
第4章 3Dプリンタのソフトウェア
3Dデータの作成
3Dプリントに用いられるSTL形式
3Dスキャナ
3DプリントのためのAMF形式
3Dデータのオープン化
3Dデータが東京からバルセロナへ
3Dデータを3Dプリンタへ
3Dプリンタを動かすソフトウェア
充填率
ラフト
サポート
Gコード
2部 3Dプリンタを使う
第5章 3Dプリンタからの出力
光造形法による出力
粉末積層法による出力
粉末固着法による出力
粉末焼結法による出力
インクジェット法による出力
熱溶解積層法による出力
3Dプリントはソフトウェアで決まる
3Dデータの読み込み
3Dプリントが得意な形と苦手な形
デュアルノズル
3Dプリントの失敗例とその対策
第6章 3Dプリンタを使える場所
デジタルファブリケーション
デジタルファブリケーションとは
レーザーカッター
ミーリングマシン
デジタルミシン
カッティングマシン
ものづくりができる場所の拡大
イノベーションを生み出すテックショップ
ファブラボとは
世界ファブラボ代表者会議
ファブラボ間の交流
ファブラボの運営
ファブラボがグッドデザイン賞
イノベーションを実現する資金
第7章 3Dプリンタの作り方
3Dプリンタを作る
フレーム型を作る。
ロストック型を作る
3Dデータの出力
ソフトウェアを使いこなす
3Dデータを作る
直方体を描く
円筒形を描く
フィレットをつける
面取りをする
シェルをつける
第8章 3Dプリンタで未来を作る
ものづくりの未来を作る場の拡大
Maker Faire
ハッカソンとアイデアソン
テッド
3Dプリンタで作るもの
3Dプリンタは次の産業革命を導くか
産業用と個人用の3Dプリンタ
フードプリンタの可能性
食品機械はすでに存在する
和菓子を出力するフードプリンタ
食とファブ
3部 3Dプリンタを作る
3Dプリンタと教育
世界の教育現場への3Dプリンタの導入
日本の普通教育における技術教育
技術教育と理数教育
STEM教育 3Dプリンタを教育に
あとがき
1部 3Dプリンタ がわかる
3Dプリンタとはどのような技術で動くのか。
どのような材料を用いて、どのようなものを作れるのか。
3Dプリンタがわかる、はじめの一歩に。
キットではじめる3Dプリンタ自作入門
3Dプリンタ自作の百科事典
3Dプリンタの仕組みを知りたい、自分で組み立てたい、修理できる知識が欲しいといった、モノづくりや機械いじりが大好きな方向けの1冊です。3Dプリンタを扱う上で必要となる情報やノウハウが丁寧にまとまっています。
Windowsは米国Microsoft Corporationの米国およびその他の国における商標または登録商標です。その他本書に記載されている会社名、製品名は、各社の登録商標または商標です。
はじめに
私が初めてホビー向け3Dプリンタを目の前で見たのは、ものづくりの祭典、Maker Faireの前身にあたるMake:Tokyo Meeting06(2010年11月)が東工大キャンパスで開かれた時に通ります。
当時は印刷素材であるフィラメントも高価で、CADや関連ソフトも限られており、何かモデルを作りたいといったことも無かったため、暫くスルー状態でした。
2年後の日本未来館で開催されたMaker Faire Tokyo2012ではたくさん出展されていた3Dプリンタとクワッドコプター(ドローン)は注目の的になっており、一緒に出掛けた友人とその可能性を語り合ったものです。
初見から9年も過ぎ、今や数多くのホビー用3Dプリンタが市場に出回っています、中国製のキットなら2万円台から入手が可能となり、多くのパーツを安価に入手することも容易となったことから、キットのみならず自作や修理,改造などを楽しむことも可能になりました。
1台の3Dプリンタを組み立てれば、フィギュアやジオラマの部品の作成、電子工作の試作などで完成度をより高める部品を作成できます。また、そこで得た知識と新しい部品を製作することで、更に2台目のプリンタを生み出すことも、また新しい機能を追加することも可能です。これらの知識はレーザーカッターやCNCなどを使うときにも役立つでしょう。
本書は、3Dプリンタの仕組みを知りたい、3Dプリンタを自分で組み立ててみたい。自分で修理できる知識が欲しい、そんな「モノ作りが大好き」、「機械いじりが大好き」な人たちの手助けとなることを目的に執筆しました。
熱で溶かした樹脂を積層して3Dモデルを作成する3Dプリンタの多くは、オープンプロジェクト『RepRap』から派生し、それをベースとしたモデルが販売されてきました。中でも「Prusa i3」はスタンダードなモデルです。
Prusa13(RepRap.orgから)
このオープン*1なプロジェクトとは誰もが無質で自由にコピーまたは改造して使用できるハードウエア、ソフトウエアのことです。
メーカー製のように本体が専用部品でブラックボックス化され、専用ソフトに縛られ、壊れた時には修理に高額の費用が掛かるといったことはありません。
オープンプロジェクトでは情報が公開されていますから故障をしたら自分で安価に修理をすることが可能です。(それには多少の英語力であったり、情報を理解する基礎となる専門用語や技術力が必要です。本書で覚えてください。)
このRepRapプロジェクトでは、動作制御を行うワンボードマイコンに「ArduinoMega2560」*2を採用、そのファームウエア*3に「Marlin」を搭載し、ワンボードマイコンの拡張コネクタには3Dプリンタ用シールド『RAMPS1.4」を合体、操作ボタン付きのLCDボードを接続して3Dプリンタの制御部が構成されています。これらについては改めて詳しく解説します。機構部分はいくつかの構造がありますが、実際に手にしてみれば理解できるでしょう.
まだ耳慣れない言葉も多いかもしれませんが、本書ではこの『RepRap』から誕生した3DプリンタのDIYキットでの製作例からモデルの出力まで必要となる情報やノウハウなどをまとめました。是非、あなたの3Dプリンタライフ、電子工作の足がかりにしてください。
*1 オープン:オープンソース、オープンハードウェア情報は公開され、自由に利用することが可能ですが、元の著作権は保護されています。オープンといっても基本的なルールは存在します。
*2 ArduinoMega2560:イタリアのArduinoプロジェクトから生まれた。現在のデファクトスタンダードArduinoUnoR.3.0のI/O(アイオー:入出力)を拡張したモデルです。
*3ファームウェア:制御用組込みプログラムのこと。
*4シールド:ArduinoUnoやMegaの基板上には機能拡張用のコネクタが設けられ、そこに2段重ねにして利用する拡張基板のことをシールドと呼びます。RAMPSはArduinoMega2560用のRepRap3Dプリンタ用拡張基板で、市販モデルではこれらの機能を一枚の基板にまとめた専用制御基板が使用され販売されています。
■免責事項
本誌で紹介のアプリケーションは執筆時(2019年12月)における最新バージョンを紹介しています。
アプリケーションソフトの多くは常に更新が行われているために、画面デザインや機能などが変わる場合もあります。
ソフトウェアのダウンロード、ユーザー登録、インストール、使用などに関しては自己責任で行ってください。
ソフトウェアのダウンロードにおいては、配布元など信頼できるダウンロード先からのダウンロードを行ってください。また。ご使用のパソコンにはアンチウィルスソフトの使用をお勧めします。
アプリケーションによっては常時ネットに接続する必要があるものもあります。通信環境によっては通信料金の発生する場合がありますので、ユーザーのインターネット接続の約によっては注意してください。
本書に記載された内容についてはよく理解し、本人の責任により実行してください。
実行した結果について、執筆者、出版社はいかなる責任をも負いません。
CONTENTS
はじめに
免責事項など
Part1 予備知識編
Chapter1.3Dプリンタの誕生
1-1.3Dプリンタの誕生
1-2.広がる活用分野・
1-3.RepRapプロジェクト
Chapter2.主な印刷方式
2-1.光造形法(Photofabrication/Digital Light Prosessing)
2-2.粉末焼結積層造形法(Powder Bed Fusion)
2-3.インクジェット方式(Inkjet Printing)
2.4.シート積層法(Powder Lamination Method/Sheet Lamination)
2-5.熱溶解積層方式(Fused Deposition Modeling:FDM)/
熱溶融フィラメント製造法(Fused Filament Fabrication:FFF)
Part2工作ツール編Chapter1.必要工具と使い方
1-1.ドライバー
1-2.ラジオペンチ
1-3.ニッパー
(1)ニッパー
(2)ミニチュアニッパー
(3)リードストッパー付きミニチュアニッパー
1-4.ワイヤーストリッパー
1-5.ピンセット
(1)ピンセット
(2)逆動作ピンセット
(3)ピックアップツール
1-6.ハンダ付け関連
1-6-1.ハンダ30W~40W.60~700
1-6-2.ハンダ
糸ハンダ
ヤニ入りハンダ
クリームハンダ(ソルダーペースト)
1-6-3.フラックス
1-6-4.ハンダ台と最先クリーナー
1-7.モンキーレンチ
1-8.六角棒レンチ
1-9.電気ドリル&ドリルピット(刃)
1-10.ヒートガン(ホットエアガン)
1-11.圧着器
Chapter2.その他ツール
2-1.ミニルーター
2-2.タップハンドル&ネジ切りタップ
2-3.ソフトワイヤーブラシ
2-4.スクレーパー
Chapter3.計測器ほか
3-1.スケール(直訳-ちょくじゃく)
3-2.すきまゲージ
3-3.デジタルノギス
3-4.デジタルマルチメータ(テスター)
3-5.パソコン
Part3 3Dプリンタメカ編
Chapter1.基本構造
1-1.デカルト座標型(XY直行座標式)
1-1-1.ビルドプレートZ軸移動式(Dawin-ダーウィン方式)
XY軸駆動方式・Hベルト駆動式(H-bot)
CoreXY駆動式(CoreXY.C.bot)
1-1-2,ビルドプレートY軸移動式(Mendel-メンデル方式)
1-2.デルタ型(Delta Bot/Delta Robot)
1-3.5軸制御3Dプリンタ
Chapter2.主要メカニカルパーツ
2-1.フレキシブルシャフトカプラ(シャフトカプラ/フレキシブルカプラ)
2-2.タイミングベルト
2-3.タイミングプーリー
2-4.アイドラープーリー
2-5.キャリッジプレート(Carriage Plate)
2-6.ビルドプレート(buildplate/buildplatform)
2.7.エクストルーダー(Extruder)
2-7-1.ダイレクト・エクストルーダー(DirectExtruder)
2-7-2.ボーデン・エクストルーダー(BowdenExtruder)
2-7-3.フィラメント・フィーダー(押出機)
2-7-4.ホットエンド(HotEnd)
2.7-5.ノズルスロートパイプ
2-7-6.ヒートプロック
2-7-7.印刷ノズル(Hot End)
2-8.ガイドロッド(Guide Rod)
2-8-1.ガイドロッド
2-8-2.リニアベアリング(Linear Bearing)
2-8-3.フランジリニアベアリング
2-9.リードスクリュー(Lead Screw)
2-9-1.リードスクリュー
2-9-2.リードスクリューナット(Lead Screw Nut/送りネジナット)
2-10.筐体素材
2-10-1.スレッドロッド(Threaded Rod)
2-10-2.アルミフレーム
Chapter3.ネジ類、
3-1.ナベ小ネジ(十字穴付きなべ小ネジ)
3-1-1.サイズ表記
3-2.スプリングワッシャー
3-3.平ワッシャー(平座金)
3-4.六角ナット
3-5.バインドネジ
3-6.トラスネジ
3-7.ネジ
3-8.丸皿小ネジ
3.9.アプセット小ネジ
3-10.六角穴付きボルト
3-11.イモネジ(Set Screws)
3-12.ネジロック剤(ネジ緩み止め)
Part4 電気部品編
Chapter1.ステッピングモーター(Stepping motor)
1-1.ステッピングモーターとは
1-2.ステッピングモーター制御
Chapter2.ホットベッド(Hot bed/Heat bed)
2.1.ホットベッド
2-2.サイズと電流規格
2-3.電流容量の拡張
2.4.RAMPS1.4の問題点
Chapter3.エクストルーダー部
3-1.ヒーター
3-2.サーミスタ(thermistor)
3-3.冷却ファン/クーリングファン
3-4.プリントクーラー/ブロワーファン
Chapter4.センシング
4-1.エンドストップ・スイッチ(Endstop switch)-
4-1-1.マイクロスイッチ
4-1-2.メカニカル・エンドストップ・スイッチ・モジュール
4-2フォトインタラプタモジュール
4-3.近接センサ
4-3-1.NPIN-NOタイプ
4-3-2.PNP-NOタイプ
Chapter5.液晶ディスプレイコントローラボード
5-1.スマートコントローラ(Smart Controller)
5-2.フルグラフィックスマートコントローラ(RepRapDiscount Full Graphic Smart Controller)
5-3.STB RepRapグラフィックLCDコントローラ(STB RepRap Graphic LCD Controller with Fan Output)
5-4.MSK-TFT28/MSK-TFT32 V4.0カラーディスプレイタッチスクリーン
5-5.RAMPSLCDアダプターボード(RAMPS Adapter)
Chapter6.制御基板(マイクロコントローラボード)
6-1.マイクロコントローラの役目
6-2.AVR8bitマイクロコントローラプラットフォーム
6-2-1.Arduino Mega 2560
6-2-2.Arduinoシールド(Arduino Shield)
RAMPS1.4(RepRap Arduino Mega Pololu Shield)
RAMPS1.5
RAMPS1.6
RAMPS1.7
RANMPS消費電力比較
RAMPSを使用する前に
Ultimakerv1.5.7(シールド)
6-2-3.AVR統合型ボード
Anet3DV1.7
Creality3DCR-10SV2.1
Creality3DV2.4
GEEETECHGT2560A+
GEEETECHGT2560V3.0
MKSGENLV1.0
MKSGENV1.4
MKSBasev1.6
MKSMiniv1.2
UltimakerV2.1.4
6-3.ARMコアプラットフォーム
6-3-1.Arduino Due
6-3-2.ARMコア対応シールド
RAMPS-FDV2.1
6-3-3.ARVEau
BIGTREETECHSKRV1.3
BIGTREETECHSKRProV1.1
GeeetechGTM32MINIS
GeeetechGTM32PROVB
MKSRobinminiV2.4
127MKSSBASEV1.3
MKSSGENV1.0-
129MKSSGENLLV1.0
Lerdge-X Motherboard
Lerdge-K Motherboard
Chapter7.RepRapステッピングモータードライバモジュール基板(Stepper Motor Drive rCarrier)
7-1.ステッピングモータードライバモジュールとは
7-1-1.電源
7-1-2.電流調整
7-1-3.マイクロステップ設定(Microstep Select:MS)
7-1-4.回転方向入力(Direction Input:DIR)
7-1-5.有効入力(ENABLE:EN)
7-1-6.ステップ入力(STEP)
7-1-7.スリープ入力(SLEEP)
7-1-8.リセット(RESET)
7-1-9.ピンヘッダの取付け、取り外し
7-1-10.モータードライバモジュールを使用する前に
7-2.ステピングモータードライバモジュール
7-2-1,A4988モジュール
A4988マイクロステップ設定一覧
電流制限値計算
規格
7-2-2.A4982モジュール
A4982マイクロステップ設定一覧
電流制限値計算
規格
7-2-3.DRV8825モジュール
DRV8825マイクロステップ設定一覧
電流制限値計算
規格
7-2.4.DRV8834モジュール
DRV8834マイクロステップ設定一覧
電流制限値計算
規格:
7-2-5.DRV8880モジュール
DRV8880マイクロステップ設定一覧
電流スケーラピン設定
電流制限値計算
規格
7-2-6.LV8729モジュール
LV8729マイクロステップ設定一覧電流現值計算
格
7-2-7,TMC2100モジュール
TMC2100マイクロステップ設定一覧
電流制限値計算
規格
7-2-8.TMC2130モジュール
モード設定マイクロステップ設定一覧
SPIモードのピンヘッダ取付け方法SPIモードの配線
Arduino IDEへのドライバの導入
ファームウェアの変更点・電流制限値計算
規格
7-2-9.TMC2208モジュール
スタンドアロンモード(レガシーモード)
TMC2208マイクロステップ設定一覧
UARTインターフェース
UARTモードのピンヘッダ取付け方法
UARTモードの配線
Arduino IDEへのドライバの導入
ファームウェアの変更点
電流計算
規格
7-2-10.Trinamicドライバ共通
Chapter8.電源(Power Supply)
8-1.スイッチング・レギュレータ
8-2.DC/DCコンバータ(DDコンバータ)
8-3.定電圧レギュレータ
Chapter9.配線材料
9-1.電線
9-1-1.ビニール絶縁電線(電子機器配線用)
配線の太さの目安
9-1-2.熱電線
9-1-3.フラットケーブル(リボンケープル)
9-1-4,フレキシブルフラットケーブル(FFC)
9-1-5.色の選択
9.2.熱収縮チューブ
9-3.圧着端子
9-3-1.丸型圧着端子
圧着工具
圧着の注意事項
9-3-2.ファストン端子/ファストン・タブ
9-4.コネクタ
9-4-1.基板用コネクタハウジング2.5mmピッチ
9-4-2.フラットケーブルボックスヘッダ2.54mmピッチ
9.5.線材料
9-5-1.束線バンド
9-5-2.コンベックス
9-5-3.ケーブルクリップ&ケーブルクランプ
9-5-4.線チューブ
ビニールチューブ・ネットチューブ
スパイラル・チューブ
Chapter10.配線の安全対策
10-1.配線の基礎
AC回路部の線材の太さ
ACインレット部
スイッチング・レギュレータ端子部
10-2.ホットベッドの安全対策
Part5 3Dプリンタキットを組み立てる
Chapter1.機種選択のチェックポイント
1-1.印刷方式は?
1-2.造形サイズはどの程度まで必要?
1-3.本体フレーム素材は?
1-4.ビルドプレートの駆動方式
1-5.ホットベッドが付いているか?
1-6.Z軸にモーターが2個使われているか?
1-7.組立ての難易度を知る
1-8.選択したモデルは
Chaper2.購入
2-1.注文する
2-2.荷物が届くまでに
2-2-1.追加で用意したいパーツ
2-3.荷物が届いたら
2-3-1.パーツ確認
Chapter3.組み立て開始
3-1.体組み立て
3-2.Y軸駆動部
3-3.Z軸駆動部
3-4.エクストルーダー
3-5.X軸駆動部
3-6.LCD取り付け
3-7.制御基板の取り付け
Chapter4.電気配線
4-1.スイッチング電源の配線
4-1-1.スイッチング電源の配線
4-1-2.AC入力の配線
4-1-3.スイッチング電源の動作確認
4-1-4.スイッチング電源の取り付け
4-2.制御基板の電源入力
4-3.LCDディスプレイの接続
4-4.その他の配線
4-5.制御基板の動作確認(その1)
4-5-1.パソコンの準備
4-5-2.プリンタの電源を入れる
4-5-3.USBケーブルを接続
4-5-4.Pronterfaceを起動
4-5-5.シリアルポートを接続
4-5-6.リミットスイッチの動作確認
4-6.制御基板の動作確認(その2)
4-6-1.モーターの接続
4-6-2.ホットベッド(ビルドプレート)の高さ調整
(1)ホットベッドの取り付け
(2)ネジ(高さ調整ネジを回して、ホットベッドを下げる
(3)印ノズルの先を降ろす
(4)Zホーム用マイクロスイッチの高さ調整
4-6-3.モーターの動作確認
4-6-4.温度センサ動作確認
(1)ヒーター(ヒートプロック)動作確認
(2)ホットベッド動作確認
4-6-5.配線仕上げ
(1)DC電源、右モーター、Y軸モーター、Y軸リミットスイッチ
(2)エクストルーダーの配線
(3)ホットベッド配線
(4)X軸モーター、リミットスイッチ配線
(5)制御基板周り
(6)配線の束線など
Chapter5.EDB
5-1.ホットベッドの高さ調整
5-2.モデルデータの準備
5-3.スライス(Gコード変換)
5-4.安全確認
5-5.印刷
5-6.印刷物の確認
5-7.組み立ての感想
Chapter6.トラブルシューティング(組み立て、起動編)
6-1.プリンターの電源を入れたら液品に”■■■■”しか表示されない
6-2.印刷開始が遅い
6-3.異臭がする
6-4.エクストルーダーを上下移動した時に異音がする
6-5.動作が不安定
Part6 ファームウェア編
Chapter1.ArduinoIDEの導入
1-1.ダウンロード
1-2.インストール
1-3.ライブラリの導入
1-4.ボード定義の追加
1-4-1.ボードマネージャによる導入
1-4-2.追加ボードマネージャのURL追加による方法
1-4-3.定義ファイルのコピー
1-5.アップデート
1-6.環境設
1-6-1.スケッチブックの保存先
1-6-2.ライブラリの保存先
1-6-3.ボード定義ファイル保存先
1-6-4.環境設定などの保存先
Chapter2.ファームウェアの書き込み
2-1.USB経由の書き込み
2-2.ArduinoISPを使用した書き込み
2-2-1.プログラマ
2-2-2.ArduinoISP
2-2-3.ArduinoISPの接続
2-2-4.ArduinoISPでの書き込み
Chapter3.Marlinファームウェアのカスタマイズ
3-1.カスタマイズファイル
3-2.バージョン1.1.9定義ファイル
3-3.パージョン2.0.x定義ファイル
Chapter4.Configファイルの読み方
4-1.コメント記号//
4-2.コメント記号で/**/
4-3.#define文
4-4.論理型の設定true(真)、false(偽)
4-5.その他の定数値
Chapter5.ファームウェア
5-1.Marlin
5-2.Repetier-Firmware
5-3.klipper
5.4.TeacupFirmware.
5.5.APrinter
5-6.RepRapFirmware
5-7.Smoothleware
5-8.Redeem
5-9.Sailfish
Chapter6.その他のファームウェア
6-1.Sprinter
6-2.Grbl
6-3.SkyNet3D
6-4.FiveD_GCod
Chapter7.制御コマンド
7-1.Gコード
7-2.Mコマンド
7-3.Gコードの構成
Part7 ソフトウェア編
Chapter1.3DCADE
1-1.3DCADとデータフォーマット
1-1-1.3D印刷に必要なファイルフォーマット
1-2.初心者向け3DCAD
1-2-1.3DBuilder.
1-2-2.Autodesk Thinkercad
1-3.高機能3DCAD
1-3-1.Autodesk Fusion360
1-3-2.FreeCAD
1-3-3.OpenSCAD
1-4.ポリゴンモデリングツール
1-4-1.Blender
1-4-2.Wings3D
1-4-3.Sculptris
1-4-4.AutodeskMeshmixer
1-5.その他
1-5-1.AliceVision Meshroom
Chapter2.3Dプリントユーティリティ編
2.1.スライサー(Gコードジェネレーター)
2-1-1.UltimakerCura
2-1-2.Stic3r
2-1-3.KISSlicer
2-1-4.simplify3D
2-1-5.UltimakerCuraの初期設定
(1)プリンタの設定
(2)日本語化
2-2.ホストソフトウェア
2-2-1.Repetier-Host
2-2-2.Repetier-Server
2-2-3.Printrun(Pronterface)
2-2-4.OctoPrint(OctoPl)
Part8 印刷編
Chapter1.印刷準備
1-1.ビルドプレートの調整
1-2.ビルドプレートの定着性
1-3.印刷データ作成
Chapter2.3Dモデルデータ共有サイ
2-1.Thingiverse
2-2.MyMiniFactory
2-3.pinshape
Chapter3.印刷マテリアル
3-1.フィラメント
3-1-1.PLASS(polylactic acid,polylactide-UUD
3-1-2.ABS樹脂(Acrylonitrile Butadiene Styrene)
3-1-3.ナイロン(ポリアミド樹脂)
3-1-4.カーボンファイバーナイロン(Carbon Fiber Nylon)
3-1-5.ASA:Acrylonitrile Styrene Acrylate(アクリロニトリルスチレンアクリレート)
3-1-6.ポリカーボネート(Polycarbonate:PC)
3-1-7.ポリプロピレン(PP)
3-1-8.PETG(Polyethylene Terephthalate G)..
3-1-9.強化PLA樹脂
3-1-10.弾性フィラメント
3-2.サポート材
3-2-1.ポリビニルアルコール(Polyvinyl Alcohol:PVA)
Chapter4.トラブルシューティング
4-1.動作編
4-1-1.ホストアプリが3Dプリンタを認識できない
4-2.印刷編
4-2-1.ビルドプレートに接着できない
4-2-2.一番の印明でかすれる
4-2-3.反り(warping)が生じる
4-2-4.フィラメントの送り出し不良
4-2-5.ノズル詰まり
4-2-6,糸引き
4-2-7,印刷物上端部の溶融
Chapter5.印刷後の処理
5-1.冷却5-2.フィラメントの取り外し
5-3.フィラメントの保存
Chapter6.仕上げ処理
6-1.パテ+塗装仕上げ
6-2.ゴムコーティング
6-3.アセトンペーパー処理
Part9機能アップ編
Chapter1.構造強化
Chapter2.タイミングベルトテンショナー機構
Chapter3.コントローラー基板冷却
Chapter4.プラットフォームステッカー
Chapter5.グラスプレートプラットフォーム
Chapter6.ホットベッド背面断熱処理
Chapter7.ホットベットパワー拡張
7-1.ホットペットパワー拡張モジュール(Hot Bed Power Module Extention MOS Tube)
7-2.ソリッドステートリレー(SSR-Solid state relay)
Chapter8.ダイオードスムーザー(TL Smoother)
Chapter9.オートベッドレベリング
9-1.プローブの取り付け
9-2.ファームウェアの設定
9-2-1.Zプローブピン設定
9-2.2.プロープ信号
9-2-3.プロープの種類
9-2-4.プロープオフセット
9-2-5.プローピング範囲の設定
9-2-6,オートベッドレベリングの種類と設定
9-2.7.手動によるレベリング設定
9-2-8.パラメータ保存設定
9-2-9.デバッグ設定
9-3.初回ベッドレベリング
9-3-1.プロービング(計測)
9-3-2.微調整
Chapter10.マルチフィラメント3D印刷(Multi-Filament 3D Printing)
10-1.複数ノズル化(The Dual Nozzle Solution)
10-2.混合ノズル化(The Mixing Nozzle Solution)
10-3.ファームウェア設定
Chapter11.ボーデン・エクストルーダー
Chapter12.騒音、防振対策(印刷騒音を減らすために)
12-1.防振マット
12-1.モータードライバの交換
12-1.リニアベアリングの交換
Part10資料編
索引
Part1予備知識編
3Dプリンタの誕生からRepRapプロジェクト、主な印刷方式について簡単に解説します。