2013年8月3日土曜日

3Dプリンタ Cube サポート無しで造形できる最大勾配を調べた

実際に積層タイプの3Dプリンターを扱ってみて、サポート部材のウザさを実感した。

カートリッジが6000円もするので、まず材料を無駄にしたくない。
そして、サポートを除去する作業がめんどくさい。

サポートの使用を最小限に抑えるのがこれからの3Dプリンターライフを充実させるためのひとつの重大な要素である。

サポートが作成されてしまう形状を極力避けるのが、家庭用3Dプリンターの玄人への道だと思う。
サポートが作成される形状は大きく分けて二つに分類することができる。

1.Z方向への広がり勾配が大きすぎる (エッフェル塔を逆さまに作っている感じ?)

2.宙に浮いている (お寺の鐘 のような形状)



今回は1の勾配について実験してみる。

このようなSTLモデルを作ってみた。
画像は断面形状です。

下面が半径15mmの円で、上にあがるにつれて径が大きくなっていくモデルです。
Z方向5mmごとに傾斜角が5°ずつUPしていきます。
サポート材は無しでCUBEファイルを作成しました。
また、材料を減らすためにHollowというモードでCubeファイルを作成しています。内部がスカスカになるはず?


hollowにするとかなり材料を節約してくれるようですね。
二つ目の動画では内部の構造材と表面の間に隙間ができてしまっています。
傾斜角度が大きくなると射出されたあとに冷え固まる間にダラーんと外側に開いてしまうのだと予想されます。
なので、3Dモデルの理論的な形状に対して径が大きくなる方向に実物がゆがんでいき、内部材との隙間が開いてしまうのだと思います。

この隙間を観察できるように、最後の上面が成形されはじめた時に、強制的に終了しました。







勾配が60°付近で材料がぐちゃぐちゃに絡まってしまいました。サポート無しで成形は不可能な領域です。


勾配が増えてくるにつれ、このように内部材と表面との間に隙間が開いてしまった。



上方にむかって広がっていく傾斜角には限界がある。
射出された後冷え固まるまでの時間に自重で垂れ下がってしまう。成形環境の外気温に左右される。

今回は気温29℃ほどの環境で上記のモデルを成形して傾斜角の増加に対する成形精度を調べてみた。
材料はPLA

結論
0~15°までならサポート無しで精確に成形できる。
15~35°の領域では表面上は綺麗に成形できているが、3Dモデルとのズレが発生する
35°~ 50° 表面が汚くなる。サポート無しでも 崩れ落ちることはない。数ミリの厚ならこれぐらいの角度でも成形可能かもしれない
50°~ 射出された材料が崩れ落ちて 絡まったりする。サポートが必要

ちなみに今日つくったモデルのSTLファイルはこれ(InternetExplorerは見れません)
http://www.knowhave.com/jsc3d/stlviewer.html?src=stl/slope.stl

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1 件のコメント:

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