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、「フック」です。
ものを引っ掛けて固定するために使用する道具です。フックといっても様々な形状と機能を持つフックがあります。用途によって機能や素材も大きく変わってきます。

今回はフックから、フック自体を設置面に固定して物を引っ掛けるタイプのフックを３Dプリントしていきます。更に、フック部分に折りたためる機能がついた形状を検証していきます。
表面の仕上がりのディティール以外にもの機能性についても見ていきたいと思います。

プリントする形状とサイズ

３Dプリントするクリップの3Dデータになります。
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。 
このサイズで3Dプリントしていきます。

サイズ : 46.6mm(縦)×47.3mm(横)×15mm(高さ)

支えのパーツ部分に設置面に固定する為の穴が開いています。フックと支えのパーツを繋げる部分を動かして折りたたむことができます。

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とプリント設定

【検証1】クリアランスの影響とフックの機能性

今回３Dプリントするフックは、パーツを折りたたむ為に、フック部分と支えとなるパーツの繋ぎ目を動かすことで折りたため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ます。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。

【検証2】表面ディティールの仕上がり

３Dデータの造形がどこまで滑らかに表現できているのかを検証していきます。

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。

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
8h30m	1257層	31.28ml	3個＝588円	1個＝196円

３D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、パーツの繋ぎ目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。

●クリアランス部分は3Dデータ通りにプリントできています。
●パーツの隙間は埋まることなくプリントできた。パーツも動すことができます。
●支える方のパーツ先端の一部が歪んでプリントされてしまいました。

次に、フックを折りたたむ機能を試してみました。

●問題無く折りたたむことができます。
●フックの開閉も隙間がありスムーズに動かせます。
●機能として問題はありません。

［フックの機能性 結果］

フックの本来の機能である物を掛けるという機能を検証してみました。
結果は、問題無く物を掛けることができました。フックとして機能しました。
※今回使用したグレイレジンは、プロトタイプ用としての使用に向いている材料になります。繰り返し使用したり、重い物をと掛けると欠けたり折れる可能性があります。
フックとしての強度性は、また別のレビューで高強度な材料との比較として、改めて検証をしていきたいと思います。

【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ます。
●角も高精度にプリントできています。
●カーブ部分もとても滑らかです。
●直付表面部分も滑らかな仕上がりです。
●固定用の穴の内側部分もきれいに造形できています。

［寸法結果］

サイズ : 47.3mm(縦)×46.6mm(横)×15mm(高さ)

３Dプリント後のサイズ
縦 : −0.1mm
横 : ＋0.2mm
高さ : −0.2mm

縦と横にほんの少し歪みましたが、ほとんど寸法通りにプリントできました。

機能編クリップ 3Dプリントまとめ

●機能性に関して
動かせる機能のあるフックを３Dプリントしました。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、機能に問題なく３Dプリントができました。一部、クリアランス部分に造形の歪みがありました。
3Dデータ上で２個のパーツが一体型になっている造形を３Dプリントしてみましたが、今回の検証ではパーツの動作も問題無く３Dプリントをすることができました。

●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。
固定用の2個の穴もきれいにプリントができました。

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。フックの強度に関しては、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るので、またそちらでも３Dプリントの比較検証をしていきたいと思います。
今回のプリント結果のような、表面のディティール表現が重要になる造形の場合、Form3の中ではスタンダードレジンが最適な材料となります。光造形３Dプリンターでは、造形の用途や表現に合う材料選びも大切になってきます。

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