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3Dプリンター BIQU-Magician でNuAns NEO [Reloaded] のトップカバーを作る秘策

3Dプリンター BIQU-Magician を楽しんでいる。友人たちからは「それで何をするのか？」といった野暮な問いもあるが、このクラスの製品でそうそう高度なものを作れるとは思っていない。なにかを作って実用とするというより、その過程を…これまで知らなかった世界を体験してみたいという興味と楽しみの方が大きいのだ。

とはいっても単に立方体やウェブサイトから彫刻めいたデータをダウンロードしプリントするだけでは知り得ることは限られてくる。やはりなにか具体的な使用目的を持って事に当たると精緻な考え方も必要になってくるし実用面からのアイデアや工夫も湧いてくるというものだ。

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※3Dプリンター BIQU-Magician

そんな私だが3Dプリンターを手にした時、ひとつの目標があった。それは背面のカバーを変更できるスマホ、NuAns NEO [Reloaded] のカバーを作ることだった。

最初はそんなに難しいことではないだろうと思った。なにしろ3Dデータはメーカーのトリニティ（株）が公開しているのだから…と。
公開されているSTLファイルをスライスソフトでG-codeデータ化しSDカードにコピーした後、スタンドアローンでプリンターに任せればよいと至極単純に考えていたがそうは問屋が卸さなかった。

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※試行錯誤の末に後述の方法でなんとか実用的なプリントができた

なお以降のレポートはあくまで私が手に入れたBIQU-Magician という3Dプリンターに関してだ。コンシューマー向けの製品としては優れたものと思っているが、より精密な、より簡単に造形できる製品もあるに違いないからその点はお含み置きを願いたい。

さて、3Dプリンターで理想的なプリント結果を得るには次のことが大切だ。
ひとつは水平出しの自動調整をプリント毎にやること。そして印刷プラットフォーム（ベッドプレート）にスティック糊を塗りノズルから抽出された樹脂を付着させるようにすることだ。
特に水平出しの自動調整をやらずにプリント開始をした場合には必ずといってよいほど失敗する。

これらを踏まえた上で現実のプリントで注視すべきはプリントするオブジェクトの向きである。
例えばNuAns NEO [Reloaded] のトップカバーを例にすると、STLファイルからG-codeデータを生成したその位置のとおりにプリンターは出力する。
ちなみにプリントする場合の現実的な位置はカバー表面を下、カバー表面を上、立ててプリントと大別して３種が考えられるはずだ。私も予備知識なくカバーを立てて造形しようと試みたがあえなく失敗。

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※製品同梱のスライスソフトによるカバーのプリント方法３種

それはいくらプラットフォームに糊を塗ろうと支える面積が小さ過ぎて積層が進むうちにヘッドの振動やらでぐらつき倒れてしまったからだ。
それならカバー表面を下にしたらどうか。これは見栄えに大きく関係し表面処理に難がでてくるのは明らかだ。ではカバー表面を上にして…とやってみたら安定したプリントはできたもののサポートが多くてその後の処理が大変だっただけでなく、下手をすると取り去る過程でボタン穴位置などを壊してしまう可能性があるし、裏面とはいえサポートの痕が酷くてとてもそのままでは使えないことがわかった。

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※カバー表面を上にしてプリントした例。カバー裏面はサポートでびっしりと埋め尽くされた

ここで “サポート” について説明しなければならない。この場合のサポートとは支えといった意味で、積層して造形していく過程で重要な意味を持ついわゆるバリである。
簡単に説明すると例えば腕を前に出した人形をプリントしようと考えてみればすぐにわかるはずだ。
3Dプリンターはノズルから溶解した樹脂を下から積み重ねてオブジェクトを作っていく。しかし足、腰、胸と積層していくまではよいが、前に突きだしている腕を作ろうと樹脂を落とせばそれは当然ながら重力に従いプラットフォームに落ちてしまう。

これでは困るわけで、実際にはSTLファイルをスライス化しG-codeデータにする際にサポートとなる造形部位を自動的に作ってくれる。腕の場合なら、腕が落ちないようにプラットフォームのレベルからダミーの支えを用意してくれるわけだ。
ただしこのサポートが適切な場所、それも最小の形で出来ていないと結果が無残なことになる。
無謀にもミロのヴィーナスをプリントしたとき、一番重要な顔の片側にサポートの先端がくっついており丁寧に剥がしても面積が小さいこともあって顔の造作が変わってしまった。

話しをNuAns NEO [Reloaded] のトップカバーに戻すが、表面を上にした形もプリントしてみたわけだが、これは見るからに安定した形であり途中で倒れる心配は無い。しかし前記したサポートの話しを思い出していただきたい。
表面を上にしたケースの形状は両端が支えになるものの後は柱のない天井みたいなもので、その天井はサポートなしには造形できない。
したがって裏面は全体にサポートで埋め尽くされることになり綺麗に剥がすことが出来たとしてもザラザラでそのままでは使えない。

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※裏面のサポートを綺麗に取り去るのは至難の技だ

そもそもABS樹脂を使う3Dプリンターと違いBIQU-MagicianはPLA樹脂を使うが、PLA樹脂は後の加工が固くて柔軟性に欠け難しい。
さらに表面は一見綺麗に仕上がったかと思ったが、スライスデータを積層していくことからよく見ると縦横に交差した網目状のパターンが出来ている。
これを良い意味で模様と捉えればそれもよいが、一応ここもツルツルに作りたかった。

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※カバー表面を上にしてプリントした表面はフィラメントの積層痕が縦横のパターンになっていた

そうしたことを考えるとトップカバーのプリントは時間がかかる場合が多いもののやはり立てて作るのが理想だと言うことが分かる。しかし立てたままでは途中で倒れるのも必定だ。ではどうするか…。
最初にカバーを向かい合わせて二つ列べて同時にプリントすることを考えた。軽く接触させておくことで立てた形でも安定するのではないかとやってみた。
一応倒れずにプリントは済んだが時間がかかることはともかくどうした具合か仕上がりが良くなかった。

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※ケースのオブジェクトを二つ組合せてG-code化しプリントすることもやってみた

結局行き着いたのはトップカバーは立て、それが容易に倒れないように別途足ともなるオブジェクトをモデリングし、それをトップカバー背面下に組み入れてひとつのオブジェクトとして結合しG-code化するという秘策だった。

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※ケース背面下にプリント中の転倒防止を意図した足を付けてG-code化（AutodeskのMeshmixer画面）

ただしその際、造形後にトップカバーそのものに損傷を与えず綺麗に取れるような形を考え、トップカバーとの結合面積を極力小さくすることに注視した。
ということで吹き出しみたいなオブジェクトを作り、それをAutodeskのMeshmixerというツールで結合しSTLファイルにしてからスライスソフトでG-code化した。
3DプリンターBIQU-Magicianで出力中はヒヤヒヤものだったが結果は安定した積層が出来、はじめて実用となるトップカバーが出来上がった。

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※無事にプリント完了。カメラやボタン位置にサポートが着いている

そして表面も裏面もこのレベルではツルツルに仕上がっているのでそのままNuAns NEO [Reloaded] に被せることができるほどだ。

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※サポートを概略取ったトップカバー

ちなみにフィラメントはピンクを使ったので文字通りピンク色のNuAns NEO [Reloaded] トップカバーとなった。なおサイドボタンはトリニティのオンラインショップから購入した純正品である。

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※実際にNuAns NEO [Reloaded] 本体に被せてみた

この要領でやるならフィラメントのカラーの数だけバリエーションができる理屈だし、別途ゴールド色といった塗装をすることも可能だ。
ともあれ自分にとってひとつの難関を越えることが出来た。

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2018-03-19(05:20) :
製品レポート :

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