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家庭用3Dプリンタ『Printrbot』の使い方を紹介します。(2/3)モデル読込とプリンタのセットアップ

前回はプリンタをPCに繋いで、造形管理ソフトの初期設定をしました。

>家庭用3Dプリンタ『Printrbot』の使い方を紹介します。(1/3)初期設定
http://d061333.blog.fc2.com/blog-entry-9.html

今回は設計したモデルの読込とプリンタの物理的なセットアップについてお話します。

3.モデルの準備
外部から入手するなら、Thingiverseというサイトで様々な3Dプリンタ用のデータをダウンロードできます。

Thingiverse - Digital Designs for Physical Objects
http://www.thingiverse.com/

芸術、ファッション、ガジェット、etc...様々なカテゴリのものがユーザによって投稿されていて、自分も作ったものを投稿できます。たぶん3Dプリンタのコミュニティはここが最大です。

一方、自分で設計して作るとしたら、Google SketchUp、3D CAD ソフトウェア Autodesk Inventor等が使えます。

CADは高価だというイメージがありますが、前者は無料、後者も学生は無料です。他にも探せば無料のものがいくつかあります。
CADでなくても、Metasequoia、Shadeのような映像製作用のモデリングソフトで大丈夫です。3Dプリンタで使えるのはstlという形式で、大概のモデリングソフトのデータはstlファイルへ変換することができます。

Metasequoia(体験版無料)
http://www.metaseq.net/metaseq/

Shade(有料)
http://www.shade13.jp/

ただ、stlファイルを直接出せないものもあるので、変換に別途ソフトが必要になります。MeshLabが沢山の形式の入出力に対応しているのでお勧めです。

MeshLab(無料)
http://meshlab.sourceforge.net/

4.モデルの読込
Repetier-hostを起動します。



右下の”オブジェクトの追加”ボタンをクリックしてstlファイルを追加します。
モデルが画面に表示されます。
マウス左ドラッグで視点回転、右クリックでモデル選択、ドラッグでモデル移動、ホイールで視点前後移動です。尺度、回転の欄で大きさや向きが変えられます。
操作を加えると、オブジェクトが地面にくい込んだり浮いたりするので、最後に”オブジェクト接地”をクリックした方がいいです。



配置が決まったらスライサでGコードへ変換します。(スライサの設定は前回を参照)
プリント設定が前回保存した名前になってることを確認して、”Slic3rでスライス”をクリックします。



しばらく待って変換が終わるとGコードエディタに結果が表示されます。
右下のコントロールで一層ずつ確認して、不良がないか確認しましょう。
細かい部分が崩れていたり、密度が必要以上に高かったり、サポート材がおかしなところに入っていたりと気づくことがあります。



問題がなければ、いよいよ造形です。

5.プリンタのセットアップ
初めてプリンタを使う場合は、造形の前にセットアップが必要です。
ここは情報がなく、かなり試行錯誤した部分なので、参考にしていただきたいです。

電源を入れPCに接続します。左上の”プリンタ接続”をクリックすると、接続され色が緑になります。


右側のパネルの+Xとか+Yを押して、XYZ軸全てが動くことを確認します。(沢山動かすと危ないので10mmずつにしてください)
”送りレート”は全体の動作速度、”吐出レート”はマテリアルの送り速度です。ここはまずいじることはないです。

”ホットエンド”や”ヒートベッド”をクリックすると、目標温度までゆっくり上昇します。
温度の時間経過のグラフは左上の”温度モニタ”のタブから見れます。
使う時はこんな風に目標値で平坦になったことを確認するといいです。



まずは、マテリアルを送る部分を確認します。
ここはマテリアルを摩擦棒とベアリングで挟んで、摩擦棒を回すことで送り出す仕組みになっています。
摩擦棒(矢印の部分とベアリングで挟んで送り出す)



ネジで挟み具合を調整するのですが、あまり緩いと送り出されませんし、きついとマテリアルが削れて摩擦棒にゴミがたまって機能しなくなります。
試行錯誤した結果、締めたときナットから3mm程度ネジ出るところで落ち着きました。
(4時間くらい使うとゴミがたまるので掃除が必要です)



X・Y軸のプーリーの貼り具合を確認します。
モータを回したときに、回り始めや折り返しで遊びがでなければ問題ないと思います。



Z軸の送りネジと台の固定部分に遊びがないか確認します。
上下を挟んでいるナットがゆるんでいるとガタガタしてしまいます。



Z軸の左右の高さを合わせます。
X軸の棒がベッドと平行なるように送りネジを調節します。



それぞれの軸で原点のスイッチが押されるか確認します。
ちゃんと押されないと原点合わせのときに暴走します。



ヒートベッドを改良します。
デフォルトのヒートベッドは印刷されているロゴが凸凹しているので、そのまま印刷するのは推奨されていません。しかも実は板が歪んでいるので、そのまま使うのはやめたほうがいいです。

アルミやガラス板を乗せている方が多いようで、今回はガラス板を使いました。
ko-wa Glass Shopで140×140mmの透明ガラスを購入しました。

ko-wa Glass Shop
http://www.kowa-g.jp/

ガラスは脂分が付いていることがあるので、洗剤で洗浄し、ヒートベッドへ両面テープで固定しました。ガラスの上にそのまま印刷しても滑ってマテリアルが乗らないので、Printrbot付属のフィルムを張りました。ただ、そのフィルムでも乗りがいまいちなので、軽くヤスリがけをして細かい傷をつけました。
これでほぼマテリアルが滑ることがなく、造形中に剥がれることもなくなりました。
(人によっては両面テープを張ったり、専用の薬品を塗っているようです。)


ただし、底面が小さい部品はどうしても剥がれてしまうので、Brim(前回参照)を付けるのが賢明です。

ヒートベッドの高さを調節します。
まずは、ホットエンドをヒートベッドまで近づけます(1mmくらい)。
そしたら、ホットエンドを四隅に移動して、ベッドの高さを四隅のネジで調節します。



ナットを回して調節するのですが、ネジも一緒に回ってしまって意味がなかったので、ネジをホットボンドで固定しました。



目安はハガキ一枚分の厚さで、あまり遠いとマテリアルが乗りませんし、近いとマテリアルが出なくて詰まります。


四隅の高さが揃ったら、ホットエンドを中央に移動します。
僕の場合は中央が若干高かったので、ここで四隅のネジを同じだけ回してベッドを低くしました。

できたら、印刷できるか確認します。
テストパターンはここに置いておくのでよかったら使ってください。

印刷結果



これで印刷の準備は整いました!
いよいよ次回はモデルの印刷を紹介したいと思います!



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家庭用3Dプリンタ『Printrbot』の使い方を紹介します。(1/3)初期設定

さてさて、3DプリンタPrintrbotが完成してから1ヶ月近くたちました。

>アメリカから届いた!!家庭用3Dプリンタ『Printrbot』を組み立ててみた!!
http://d061333.blog.fc2.com/blog-entry-10.html

色々忙しくて、もうそんな経ったのか!と衝撃を受けているところですw

この一ヶ月間いくつか物を作りました。
自転車の鈴のパーツ、ねじ、ナット、キーホルダー、ロダンの考える人、etc...






今はパソコンのボタン一つで造形できますが、使い始めは思うように行かず苦労しました。
今回はそういう試行錯誤しないとわからないことも含めて使い方を紹介したいと思います。

1.パソコンに接続
付属のUSBケーブルでPCにつなぎ電源を入れます。
そしたら、ドライバをサイトから落としてインストールします。

2.造形管理ソフトの導入
主に造形の管理をするソフトです。
Repetier host(無料)
http://www.repetier.com/


インストールがおわったら起動します。
上のツールのsetting>languageから日本語を選択します。
幸いなことにこの画面は日本語に対応しています。



右上のプリンタ設定を開きます。
ポート番号はWindowsならデバイスマネージャで確認できます。
ボートレートは250000にしてください。



温度はホットエンドがABS樹脂が溶ける210~230℃
ヒートベッドがABS樹脂が完全に硬化しない70~90℃程度が妥当です。
ヒートベッドに関してはもっと高い温度でもいいですが、Printrbotは90℃程度が限界です。



X:150mm Y:150mmと本家に書いてありますが、機構的な制限でX:110mm Y:120mmくらいが限界です。




次にスライサの設定をします。
スライサとはモデルを造形データ(Gコード)に変換するジョブのことを言います。
造形するためにソリッドのモデルを一層一層切り分けていくのでスライサというのでしょう。

スライサタブを開いて、右の設定を開きます。



なにやら横文字のウィンドウが開きましたね。



Layer height、レイヤーの高さです。僕はまだ試していませんが、ノズル(マテリアルが出る部分)の大きさに関わらずレイヤーの高さは自由に変えることができます。
0.4mmのノズルなら、0.3mmにするのが普通らしいです。
同じノズルで0.15mmで造形している人もいます。



Fill density、密度です。中身の詰まったモデルを造形する際に、中をどれくらいの密度にするか決めます。0~1の範囲で設定します。



これは造形途中(断面)です。
内側がメッシュになっています。これは確か密度0.3です。


形状(pattern)は様々ありますが、直線(rectilinear)でいいでしょう。

Skirt and brim、裾と縁です。skirtは造形前にノズルのならしをする部分です。造形初めからちゃんとマテリアルがでるわけではないので、いきなり造形に入ると上手くいきません。
brimは底面に広がりを持たせます。底面が小さい部品は造形中に剥がれる危険があるので、底面積を広げて剥がれないようにします。






Support material、サポート材です。
マテリアルはソフトクリームの要領で積層されていくので、モデルが横(X・Y)方向にせり出していると、垂れたり、そのまま地面に落ちたりします。
そうならないように、その部分を支えるのがサポート材です。
モデルと同じマテリアルを使いますが、お菓子のウェーハースみたいにもろくて後から簡単に壊せます。



Generate suppor materialにチェックを入れれば使えます。
必要に応じて使えばいいです。そうしないと、いらない所に付くことがあります。
実際少し斜めにせり出している程度なら全然大丈夫です。
Overhang thresholdは、何度以上せり出していたらサポート材をつけるかの設定ですが、まだ試していません。
Patter spacingはサポート材の隙間(密度)です。あまり大きいとサポート材の上にのったマテリアルが垂れてしまうので、適当に設定するといいでしょう。

サポート材無



サポート材有


形状(pattern)は蜂の巣(honeycomb)が安定していて好きです。

Filament、マテリアルのことです。
3mmのものを使っていれば、2.95mmと書きます。
温度は先程のプリンタ設定と同じにすればいいです。



Bed sizeも先程のプリンタ設定と同じです。
Z offsetはZ軸にどれだけバイアスをかけるかということです。
0mmにすると造形開始と同時に0.3mm(一層分)ホットエンドがもちあがってしまい、後で説明するベッドからのホットエンドの高さが上手く調整できなかったので、あがらないように-0.3mmとしています。



ノズルの太さは0.4mmです。



ここまでできたら左上の保存ボタンをおします。
これで設定完了です。

注意:今設定した事項は全てGコードへ反映され、造形はGコードを元に行われるので、先程のプリンタ設定の内容と被っている部分(温度や造形範囲)の内容はこちらが優先されます。

次はモデルを読み込んで、プリンタを動かすところまで説明しようと思います。
今日はここまで(´∀`)



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アメリカから届いた!!家庭用3Dプリンタ『Printrbot』を組み立ててみた!!

前々から言っていましたが、3Dプリンタを買いました。

『Printrbot LC (v2)』http://printrbot.com/shop/printrbot-lc/


スペックは
積層ピッチ:0.3mm
造型範囲:110×110×110mmくらい
マテリアル:ABS、PLA(Φ3、1.75mm)
価格:649ドル
(ヒートベッド、ホットエンド付)

昼間は学校に通いながら、夜作業といった感じで1週間くらいかけて完成させました。

箱で送られてきます。5kgくらいありました。



部品は全部でこんな感じ
フレームの部品(木製)が沢山、ステッピングモータが5個、ガイドの丸棒が6本
タイミングベルトが2本、送りねじが2本、ヒートベット、ホットエンドが一つずつ
あと、マテリアルが一束ついてくるようです(左上)
タイミングベルトはX・Y軸(縦横)に一本ずつ
送りねじ2本はZ軸(上下)に使います。
ちなみにボールねじではなく、一般的な棒とナットなので精度が怪しいです。
0.3mm程度の解像度なら問題ない気もしますが^^;



作業スペース
説明書はpdfなのでPCの画面をみながら作業
ついでにWEBカメとマイクをセットしてニコ生をしながらやりました



作業開始
必要な道具はドライバ(電動)、六角レンチ、ニッパ、ペンチ、はさみ等
アメリカ製で全てインチねじなので注意



まずは土台の部分
のびてる棒はZ軸のガイド
ネジがゆるかったり閉めすぎたりすると、木がたわんで造型に影響がでるので
適当な力で締めておいて、最後に調整すると良いです



裏側には回路やらモータやら付けます
締め付けて剛性を上げるためなのか、基本的にどのネジ穴も小さいから力が必要です



Z軸の動く側
先程の棒のガイドと接するベアリングをはさんで固定
Printrbotは、全部の部品がレーザーカットで作られている2次元の板なので
ほとんどの作業が板同士を繋げたり、板でベアリングを挟んで固定する作業になります



ねじ止めする
木ねじと思いきや、全部ビスだからなかなか締まらない^^;
これが心が折れるほど大変だから電動ドライバが必須です



ヘッドが乗る部分
電動ドライバでじゃんじゃん締めます



ファンを付ける
ヘッドから出た樹脂を冷やして直ぐに硬化させるためです



ホットエンド(ヘッド)
購入の際にマテリアルが1.75mmのものと3mmのもの用で選択ができます
どっちも先端は0.4mmで違いは通路の太さだけ、3mmのマテリアルの方が種類が多いし
トラブル(詰まり)が少なそうなので3mmのヘッドを選択しました



ホットエンドの固定
本体の穴に入らなかったのでやすりで結構削りました。設計ミス?なのかな



ステージの固定
なかり強い力で打ち込まないと部品がはまりませんでした
でもスムーズに動いたからオッケーっぽいです



Z軸とX軸部分を装着
形が見えてきました。説明書だとZ軸のフレームにX軸のガイドを取り付けてから本体へ装着してますが、それだとガイドが曲がってしまって全然だめなので、Z軸のフレームを本体へ装着してからX軸のガイドを取り付けないといけません。ここは凄く大事なことろです。



マテリアルを送り出すモータとヘッドの部品の固定
本体へ固定するときにちょうどいい長さのねじが無いので、先にナットをねじに入れておいてねじの長さを調節する必要があります



コードの取り回しのための穴あけ
説明書だとここに穴が開いてましたが、何故か無いので自分であけましたw



くるくる~(^ω^)
線をくるくるでまとめます



基板周りの線がブワッってなるのでまとめます



結束バンドが付いてくるからそれを使います
結構ぎゅうぎゅう詰めないといけません



完成!!おつかれさまああああ!!!!><



木製で可愛らしいですね(*´ω`*)



僕の作業机にぴったりです♪






そうですね~w
部品数がとっても多いのと、道具が結構揃っている環境でないと作れない
使うにはちゃんとした調節が必要という点から考えて、上級者向けです。
説明書どおりにいかない点が少しあったりなかなか一筋縄ではいかないかもしれません。
それでも作りはしっかりしているので、一度使える状態にしたら、ほとんど手がかからない感じがします。

ちょっと偉そうな言い方になりますがw
DIYが得意なお父さんならできるんじゃないかな?くらいのレベルです。

まあ、完成したので一安心ですw
みためはかわいいですし、小型でPCの隣におけます。
PCで作った3Dデータを直ぐに出力できるなんて夢のようだとは思いませんか?
いかにもメイカーって感じがしてカッコいいです。

次はPCに接続して動かすところですね!!



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お家で使えるお手頃な3Dプリンタをまとめて紹介してみた

みなさん3Dプリンタというものをご存知でしょうか。
名前のとおり、3Dの物体を印刷してしまう夢のような装置
数年前から製造業のサンプルを作る過程や、医療の人工骨を作るような用途で用いられてきましたが、最近は小型化・低価格化が進み、学校の教育現場や個人の自宅でも扱えるとして、注目されています。
僕も大学の研究で3Dプリンタをよく使っています。
設計した物を帰る前にプリンタにセットしておくと、次の日の朝には完成している。
以前は、外注して一・ニ週間待たなければならなかったものが一・二日もあれば作れてしまうのです。
同じものをいくらでもボタンひとつで作れますし、設計データをちょっといじれば作り直しも気兼ねなくできます。
そんな夢のような装置を、正直自分の趣味にも使いたいなと思い購入をふまえて色々調べてみました。
Replicator 2(20万円)
https://store.makerbot.com/replicator2.html



家庭用3Dプリンタの先駆者Makerbotの製品
マテリアルはABSとPLA、積層ピッチは最小0.1mm、積層タイプの中ではかなり高い解像度です。サイトの写真をみるとかなり仕上がりが綺麗なことがわかります。3Dデータを共有するコミュニティも形成されており、現在この業界を先導しています。
Cube(15万円)
http://cubify.com/cube/index.aspx



見た目がかわいらしく、いかにも家庭用といった感じです。
マテリアルはABSとPLA、積層ピッチは最小0.2mm、こちらも動画や写真をみると仕上がりはかなり綺麗に感じます。小型なので作れるものも小さいですが、ちょっとした趣味ならそこまで大きなものは作らないでしょう。文句無しです。
Blade-1(13万円)
http://hotproceed.com/blade3Dprinter.html



国内の製品なのでサポートが安心かもしれません。
マテリアルはABSとPLA、造型範囲が少し小さめ?みためが露骨なのはコスト故でしょうか?
仕上がりはバリがありやや汚いですが解像度は高いです。バリを取るなどして手を加えれば綺麗になりそうです。
UP! mini(8万円)
http://www.pp3dp.com/index.php



クールでしっかりした感じの見た目ですが、価格は10万をきっており安いです。
マテリアルはABS、積層ピッチは最小0.25mmで造型範囲も申し分ないです。
しかし、造形物の画像や動画が少ないので、どんな仕上がりになるのかピンときません。
Printrbot PLUS(7万円)
http://printrbot.com/shop/plus/



木製でとてもかわいらしいデザインです。結構人気があって掲示板への書き込みも多く愛用者が多いようです。マテリアルはABSとPLA、積層ピッチは最小0.1mmです。動画や画像が多く公開されていて、コミュニティも形成されているので情報が多そうです。仕上がりは綺麗な印象を受けます。ちなみに、小型の下位バージョンもあり、より低価格で購入できます。
DeltaMaker(6万円?)
http://www.kickstarter.com/projects/



デルタタイプです。いままで紹介してきたものとは違ってユニークです。
ぱっとみちゃんと作れるの?と思いましたが、動画や写真をみた感じ非常に綺麗な仕上がりです。(幾何学的にこの方が優れているのかなぁ・・・?)
まだ、販売されておらず価格は不明ですが、だいたい6万円くらいと予想。
スペースをとらないし、なんかカッコいいので興味をそそられます。
Portabee 3D Printer Kit(5万円)
http://romscraj.com/carttoo/index.php



マテリアルはABSとPLA、積層ピッチは最小0.2mmです。
構造が簡素故、しっかり調整をしないと綺麗に造型できないそうです。
要調整なのは価格相応かもしれません。
MakiBox(2万円)
http://makibox.com/details/product/A6-LT



ここまでくると破格です。作者はいったいどこで利益をだしているのかww
こちらも要調整、開発者と使用者一丸で開発しているような感じです。
チャレンジャー向けでしょうか。
以上紹介したのが、ノズル積層タイプと僕が呼んでいるもので(勝手に命名w)
溶かした樹脂(ABSやPLA)をノズルからちゅーっとだして積層して固めるタイプのもので、現在最もポピュラーで低価格です。
しかし、事務用の最先端ものでも積層ピッチ(一層の厚さ)0.1mm程度が限界だったりします。

じゃあ、もっと高い解像度のものは作れないのか?
あるんです。光硬化タイプ(また勝手に命名)というもので、光硬化樹脂を一層一層光で硬めて造型するタイプのもので、その解像度は光の解像度に依存するので非常に高い解像度を持っています。積層ピッチはノズル積層タイプの10倍から100倍にもなり、バリもなく仕上がりも綺麗です。
こちらのタイプは非常に高価ですが、最近やっと低価格なデスクトップタイプが現れ始めました。
2つとも解像度に関しては大差はないです。
THE FORM 1はプロジェクターを使ってるあたり斬新ですね。
B9Creatorは小型で使いやすそうです。これがあったらいつも手元に置いておきたいです。

・・・・・
・・・・
・・・
・・

全体をみた感じ、5万円以下だと使うには要調整、チャレンジャー製品だと感じました。
安いところを狙うとしても、6~10万円くらいが良さそうです。
確実なところを狙うなら10万円以上のものでしょう。
どの製品も最近でたものばかりなので1年もすればだいぶ安くなっていると思います。
来年は光学式が10万円を切るかも?
あと、日本にもちゃんとした家庭用3Dプリンタを販売する会社がでてくるといいですね。
メンテナンスとかでパーツを取り寄せるにしても送料がばかにならないんですよね(´・ω・`)
僕がもっと動けたら、国内最初の(ちゃんとした)3Dプリンタ関係のパーツ販売するサイトとか立ち上げてもいいくらいです(`・ω・´)




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Author:回路師
趣味がロボットと動画製作です。
便利な機械やあほなマシンの動画を投稿しています.

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