魔改造のススメ

Transcript

1. 魔改造のススメ Yukuro

2. 注 - 本スライドの内容はWeb上の記事に基づいているため、正確性を欠く内容がある 可能性がある - スライド中に出てくる製品等は紹介の用途のみで出しており、批判等の意図は決し てない

3. 自宅の3Dプリンタ Extruder knob Raspberry Pi + SKR v1.3 Klipper Capricorn

   PTFE tube Hero me Fan duct Micro swiss All Metal hotend Ruby Nozzle 3DTouch Tempered Glass Plate Damping feet

4. 自宅の3Dプリンタ

5. 魔改造の楽しさ - 改造の成果が目に見えてわかるので幸福感が得られる - 自作PCと同じ気持ち - 自分の努力で性能が上がっていくって楽しくない ? - 市販の3Dプリンタと同等の機能が安く手に入る

6. 魔改造の前に... - まずは、3Dプリンタの仕組み（用語）を知ろう - 3Dプリンタには割と多い専門用語が出てくる - 専門用語やその内容を知れば、自ずと改造したさが湧いてくるはず ...

7. 詳解3Dプリンタ Yukuro

8. 目次 1. 3Dプリンタの種類 2. Hot end 3. Extruder 4. Heated

   bed 5. Motherboard 6. フィラメント 7. ファームウェア 8. 番外編 a. ABL(Auto Bed Leveling) b. Octoprint
9. None

10. 3Dプリンタの種類 - 3Dプリンタにも沢山の種類(方式)がある - が、そのほとんどは家庭用 (~10万円)の3Dプリンタでは使われていなかったり、工業用でない (多色 印刷とか)だったりする - 主に家庭用3Dプリンタで出回っているのは

    FDM方式とSLA方式

11. FDM(熱溶解積層方式) - フィラメント(材料)をギヤで押し出し、その先のヒーターで加熱して、造形ベッドに積 み重ねるようにして造形する - 利点 - 単純なので豊富な種類のフィラメントが使える - 大きなサイズの造形が容易

    - フィラメントが安価 - 欠点 - 高精細な造形は向かない - 積層痕が目立つので、表面の追加工が必要

12. 光造形方式 - 紫外線で硬化するレジン(液体のプラスチック)に光を当てて硬化させる方式 - 利点 - 高精細な印刷が可能 - FDM方式に比べ、積層痕が気にならない -

    欠点 - レジンの管理がFDM方式に比べ、面倒 - 大きなサイズの印刷となると、 3Dプリンタ自体が高価になりがち

13. SLS(粉末燃焼方式) - 粉末状の材料をレーザーで焼き固める方式 - 利点 - サポート材が必要ない - より工業的な材料が使用可能 (界隈の傾向として)

    - 欠点 - 販売されているSLS方式のプリンタは 法人向け(100万円~)しかない

14. 3Dプリンタの仕組み(FDM方式) - 役割 - 何に影響してくるか - 構造 - いろいろ

15. Hot end

16. None

17. Hot end - 役割 - フィラメントを熱で溶かす - 何に影響してくるか - 扱えるフィラメントの種類

    - 何度まで加熱できるか ? - ノズルの詰まりやすさ

18. 構造

19. Hot end いろいろ - 260℃以上(～300℃(?))まで加熱が可能 - PTFEチューブがheatbreakの途中までしか伸びて いないので、PTFEチューブが溶けにくい - (シリコン製カバーがついてくる

    ) - $63.50 - Micro Swiss All Metal Hotend

20. Hot end いろいろ - 450℃までの加熱が可能 - なのでPEEKとかのスーパーエンプラなどが 印刷可能 - $144.99

    - The Mosquito™ Hotend

21. Extruder

22. Extruder - 役割 - フィラメントをホットエンドに向けて押し出す - 日本語訳すると「押出機」 - 何に影響してくるか -

    扱えるフィラメントの種類 - 印刷の品質

23. 構造 : Bowden方式とDirect Drive方式 - Bowden 方式 - メリット -

    可動部分の重量が軽くなる - なのでプリント速度も早くすることができる - デメリット - モーターにトルクの高いものを使う必要がある - Direct drive 方式 - メリット - モーターのトルクがフィラメントに伝わりやすい - なのでTPUなどの柔らかいフィラメントを使いやすい - デメリット - 可動部分の重量が重くなる - 一説によると重くなった方がプリント品質が上がる (らしい)

24. 構造 : Nimble (方式) - Bowden + Direct Drive =

    Nimble - 方式としてはDirect Drive - Direct Driveの欠点であった可動部分の重量化を軟性の軸を使うことに よって解決

25. エクストルーダーいろいろ: Bowden方式 - 通常は一つのギアでフィラメントを押し出しているが、それを2つに増 やしたもの - 一部のパーツをアルミ製にして剛性を高めている - Ender 3のデフォルトのExtruderはプラスチック製なので、

    PLAフィラメントを使って いると摩耗して使い物にならなくなる - Dual gear Extruder

26. エクストルーダーいろいろ : Direct drive 方式 - Direct drive専用のつよいホットエンド - 一部、取り付けられない機種があるので注意

    - Titan aero

27. ノズル

28. ノズル - 役割 - 溶かしたフィラメントをベッドに出す - 何に影響してくるか - 扱えるフィラメントの種類 -

    プリント速度

29. ノズルいろいろ - MK8 Plated Wear Resistant Nozzle - 真鍮をもとにした合金 -

    TwinClad XTというコーティングがしてある - Microswiss All Metal Hotend Kitsを買うとセットでついてくる

30. ノズルいろいろ - Ruby Nozzle - 人工ルビーが使われている - ダイヤモンドの次に硬い - 耐摩耗性に優れるのでカーボンファイバー多めのフィラメントでも対応できる

31. Heated bed

32. Heated bed - 役割 - 造形中の台座を適温 (高温)にして、造形中の反りを防ぐ - (PLAのみを印刷するものは搭載されていない場合もある )

    - 何に影響してくるか - 反りの大きさ - 扱えるフィラメントの種類

33. 構造

34. ビルドプレートいろいろ - Tempered Glass Plate - ガラス表面に加工が施されている - 温度が高くなるほどよくくっつく -

    だけど、室温になると勝手にはがれていく - ガラスなので平面度が高い

35. ビルドプレートいろいろ - Wham Bam Flexible Build System - プレート全体が磁性を持っていて、 ヒートベッドにくっつく

    - 温度が上がっても磁性を失わない - プレートが容易に変形できるので大きな造形物でも外しやすい - チョット高い(5千円ぐらい)

36. Motherboard

37. Motherboard - 役割 - モーターやサーミスタ等を一箇所に接続して、指示を出す - 何に影響してくるか - 扱えるモーターの数 /

    モータードライバ...等ハードウェア的なこと全て - 印刷の品質(ステッピングモーターのステップ数 )

38. Motherboardいろいろ - SKR v1.4 - 32 bit CPU(LPC1768)搭載 - 十分なインターフェース

    - モーター5個 - LCD - 24v / 12vの切り替え可能 - 最大3つのファン制御 - 豊富なドキュメント - 安価(約2200円)

39. Motherboardいろいろ - Duet 3 Mainboard - ただただつよい - ARM Cortex

    M7 @300Mhz - CAN-FD2系統 - 最大10個のモーターを制御可能 - 最大6個のファンを制御可能 - RJ45ソケット搭載... - 値段もつよい - ￡185 - 約2万7千円

40. フィラメント

41. フィラメント - 役割 - FDM方式の3Dプリンタで出力するための材料 - なのでSLA方式とかで材料を「フィラメント」とは呼ばない

42. フィラメントの種類 - PLA - ABS - PETG - Nylon -

    Carbon Fiber入り - ASA - POM - (アクリル) - その他 ….(星の数ほどある)

43. PLA - ポリ乳酸 - 特徴 - ABSなどの樹脂と比べて有害物質が出にくい - 硬い(加工しにくい) -

    種類 - シルキーPLA - 表面に光沢がある - 普通のPLAより若干高価 - FDA認証済み(アメリカ食品医薬品局 )PLA - 食品に対して使える

44. おすすめPLA - Creality3D PLA - そこそこ安い(1kg 2800円) - そこそこ品質がいい -

    スプールが透明＆目盛付き (重要) - なので、残量がすぐわかる - 最近の仕様変更で黒スプールに変わった ...?

45. ABS - 特徴 - PLAより柔らかいので加工しやすい - 反りが多発する - 印刷中に(そこまでひどくないけど )臭いが発生する

46. PET-G - 特徴 - 強度に優れて耐熱性 (といっても80℃ぐらい)がある - だけど、プリントが簡単 (ABS比) -

    反りが少ない

47. ナイロン - 特徴 - 耐衝撃 / 引張強度 / 耐熱性に優れる -

    吸湿性が高い

48. カーボンファイバー入り - Carbon reinforced PLA / Nylon...etc - 特徴 -

    剛性 / 耐衝撃性 / 耐摩耗性 / 引張強度 がアップ - アップしたのはいいんだけど、サポート材が取りづらい ... - 通常のプリンタに付属のノズル (真鍮製)だと摩耗して使い物にならなくなる可能性がある

49. その他: Alloy 910 - 商品説明(抜粋): With a combined tensile strength

    higher than the strongest co-polyesters , the durability of Nylons… you now have one solution easily printable at 250C-255C. Uses such as direct mounting to auto motors or diesel motors for ports. - 買うしか無くない!?

50. フィラメントの管理方法 - PLAやABSでも、そこらへんに放置しておくと加水分解してノズルの詰まりやプリン ト品質の低下(具体的には折れやすくなる)がおこる - フィラメントケースが必要 - しかしながら、Polyboxは高すぎる... - 自作しよう(としている)

51. ファームウェア

52. ファームウェア - 役割 - G-codeを解釈してステッピングモーターとかに指示を出す - 何に影響してくるか - 印刷の品質(ステッピングモーターのステップ数 )

53. Marlin - 最もよく使われているファームウェア - 1.1.x系 - 8 bitのマザーボード向け - X,Y,Z軸1つずつモーターを使う用途なら困らなさそう

    - COREの3Dプリンタは1.1.9が入ってる - 2.x系 - 32 bitのマザーボード向け - パラメーターをハードコードする必要がある(非常に気に入らない) - なのでパラメーターを変えるたびにファームウェアを書き込む必要がある

54. Klipper - 今までのFW - マイコンにステップ実行のタイミングとかを全て計算させていた - Raspberry Piはただのインターフェースとしての役割 - なのでステップ数が低くなりがち

    - Klipper - ステップ実行のタイミングを Raspberry Pi上で計算してマイコンに送信する - ステップ数を増やせる - Octoprint(後述)との親和性が高い - printer.cfgにパラメーターを書き込むので、変更ごとにファームウェアごと書き込む 必要がない

55. 番外編 - 3Dプリンタに必須ではないけれど、あると滅茶苦茶便利なもの - ABL(Auto Bed Leveling) - Octoprint

56. ABL(Auto Bed Leveling) - 自動水平出し機能 - プリントヘッドに取り付けたプローブでベッド までの距離を計って、疑似的に 水平にしてくれる

57. BLTouch(3DTouch) - 物理的なピンをベッドに当てて、それがあたるまでの時間で距離を計測 - なので、ベッドの上に造形物のカスが残っていると上手く計測できない可能性 ... - ベッドの素材に関係なく使用できる

58. EZABL pro - ベッドの金属を検知して、それまでの距離を計測する - BLTouchより精度がいい(らしい)

59. Octoprint - 3Dプリンタ用のWebインターフェース

60. 魔改造したくなってきた?

61. 魔改造するには自宅にプリンタがないとね - 自宅に3Dプリンタがあると... - CADを作り終わって出力までの期間がほぼなくなる - 強制的なマルチタスク - あなたが寝ている間にもプリンタは稼働し、進捗を生む -

    あなたが「進捗だめです」とツイートしている間にも、プリンタは進捗を生む - 交流会などで90%ぐらいの確率で驚かれて話題になる

62. より良いプリンタが欲しい... - 高価なプリンタが絶対的にいいとは限らない - 昔使っていた3Dプリンター... - MakerBot Replicator 5th generation(40万円)

    - ヒートベッドがついてない - ノズルが頻繁に詰まる - ビルドテープが高価 - 高価なプリンタはプリンタ代 + サポート代だと思ったほうがいい - 海外のコミュニティが活発なものを選ぼう - 例えばEnder3 - https://www.reddit.com/r/ender3/ - アップグレードパーツの情報とかが集めやすい

63. おすすめの3Dプリンタ - Prusa i3 mk3s - 約8万円 - 高価だけど、高価なだけの価値はある -

    公式によるサポートやアップグレードも豊富 - コミュニティが活発 - Ender 3 - Amazon.co.jpで2.5万円~3万円 - アップグレードパーツが豊富 - Thingiverseで”Ender 3”でググると沢山出てくる - 反対に”HC Maker 7”とググると...(かなしい) - その他All3DPでおすすめされてるやつ