Form3で機能性のある造形を３Dプリントするとどのような仕上がりになるのか？
造形の機能性はどこまで表現されるのか？

今回の機能編は、「バックル付BOX」です。
３Dプリンターで機能性のあるBOXを３Dプリントしてみます。BOXの中でも開閉する蓋付きのタイプです。
蝶番と呼ばれる開閉する為の部品がついていることで開閉します。
更に閉じた蓋をバックルで固定できる構造になっています。今までのレビューではシンプルな一体型の造形が多かったですが、今回はより機能性のある造形になっています。
表面の仕上がりのディティール以外にも機能性についても検証していきたいと思います。

プリントする形状とサイズ

こちらは3DプリントするBOXの3Dデータです。
3Dデータは、Blenderという３Dソフトを使用して作製しています。 
今回３DプリントするBOXは、身と蓋のパーツが蝶番で繋がっています。蓋を閉じて固定するバックルまでが全て一体でプリントできる３Dデータになっています。蝶番とバックル部分が回転して動く構造になっています。

サイズ : 40mm(縦)×107.3mm(横)×18.5mm(高さ)

使用する光造形３Dプリンターと材料

今回使用する光造形3Dプリンターは、Form3です。
Form3は、高精細、滑らかな仕上がりが特徴の反転方式の光造形3Dプリンターです。

ソフトは、Form3の専用ソフトウェア PreFormを使用します。
PreFormでは、プリントするデータ、プリント方向、サポートの付け方を設定することができます。

光造形3Dプリンター用の材料は、Form3専用スタンダードレジンのグレイレジンを使用します。

3Dプリントで検証したい内容

検証したい内容は、機能性のある造形を３Dプリントした場合の表面ディティールと機能性です。
3Dデータで作成した造形を３Dプリントした後に、実際にどのくらいの機能を表現できているのかも見ていきましょう。

【検証1】クリアランスの影響と機能性

今回３DプリントするBOXには、蓋を開閉する機能と蓋をバックルで固定するという2つの機能がついています。開閉する為の機能として、身と蓋の間に蝶番をつけています。バックルの固定は、蓋に付けたバックルが回転して身の方に付けた金具で止まる構造になっています。３Dデータ上では一体型の造形になっている為、事前に３Dデータ上で、動かせるように十分なクリアランスを取ってデータを作成しています。
クリアランスに関しては以前、機能編「クリップ」のレビューで検証しています。詳しくは、そちらのレビューをご覧下さい。
今回も同様に、３Dプリント後のクリアランスの影響に関しても検証していきたいと思います。

クリアランス部分を見てみましょう。こちらが、3Dソフトで作成した３DデータとPreFormでの３Dデータになります。
パーツの繋ぎ目部分にクリアランスを取っています。
今回プリントする３Dデータでは、0.5mmクリアランスを取っています。
この内容で正常に動かせるのかどうかを検証していきます。
クリアランス①がバックル部分、クリアランス②が蝶番部分になります。

【検証2】表面ディティールの仕上がり

PreFormでのプリント設定

サポート設定は、直付プリント(サポート設定なし)
積層ピッチは、50ミクロン
でプリントしていきます。

こちらがPreFormでのプリント画面です。
この内容で3Dプリントをしていきます。

PreFormのプリント画面

プリント時間	レイヤー数	ボリューム	Total材料コスト	１個あたりのl材料コスト
3h22m	366層	15.95ml	1個＝300円	1個＝300円

プリント結果

【検証1】クリアランスの影響とフックの機能性 結果

［クリアランスの影響 結果］

まずは、2つのクリアランスがどのように3Dプリントできているのかを見ていきます。

●3Dデータ通りにプリントできている。一体型でのプリントは成功した。
●クリアランス部分はどちらもスムーズに動かすことができる。
●バックルの動きもスムーズで、受けの金具にも固定できる。
●蓋の開閉も問題なく動作できる。
●0.5mmのクリアランスで機能性に問題はない。

クリアランス① バックル

クリアランス② 蝶番

【検証2】表面ディティールの仕上がり 結果

●3Dデータ通りに滑らかにプリントできている。
●造形表面が高精度にプリントできている。
●一部直付表面が広がっている。
●直線や曲線の角の精度がとてもきれい。

［寸法結果］

サイズ : 40mm(縦)×107.3mm(横)×18.5mm

３Dプリント後のサイズ
縦 : ＋0.1mm
横 : −1.2mm
高さ : ＋0.1mm

全体的に少し歪みましたが、寸法通りにプリントできました。

機能編バックル付 3Dプリントまとめ

●機能性に関して
機能性のあるBOXを３Dプリントしました。クリアランスが2箇所ある造形で一体型での３Dプリントでした。クリアランス部分の動きを考慮して３Dデータを作成しましたが、今回の検証では機能に問題なく３Dプリントができました。３Dデータ通りのプリントができたので機能もしっかりとした造形に仕上がりました。
直付でクリアランスのある造形の場合でも高精細なプリントができるということがわかりました。

●表面のディティールの仕上がり
全体的に３Dデータ通りにとても高精細で滑らかな造形に仕上がりました。BOXの表面と内側もとても滑らかでした。１個ずつのパーツの精度が高いです。
今回は、BOXとしても最終品レベルの仕上がりで３Dプリントができた良い検証となりました。

今回の３Dプリントの結果は、グレイレジンの持つ滑らかで美しい表面と、高精細なディティール表現が良く出ている結果になりました。機能性に関しては、クリアランスも問題無くプリントできた良い検証結果になりました。また、グレイレジン以外の材料にtough 2000 ResinというABSの強度を再現したものや、ポリプロピレンの靭性を再現したTough 1500、その中間で適度な曲げ強度があるデュラブルなど、曲がりにくく硬くて頑丈な材料があります。
用途や造形の表現に合う最適な材料で、機能を生かした造形に仕上げられるように検証をしていけたらと思います。

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