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、「ボルト」です。ボルトと言っても様々な種類とサイズ、素材があります。一般的に外表面にねじ山があるおねじと、ナットのように内表面にねじ山のあるめねじの組み合わせで使用される物をボルトと呼んでいます。ものづくりや建設の現場では欠かすことのできない部品になっています。
今回はこのボルトに注目して、数種類のボルトの形状を３Dプリント検証していきます。表面の仕上がりのディティール以外にもボルトの機能性についても見ていきたいと思います。
次回のレビューでは、今回のボルトに合うナットの３Dプリント検証もしていきます。ボルトとナットの３Dプリントをセットで参考にして頂けたらと思います。

プリントする形状とサイズ

３Dプリントするボルトの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。 
全部で5種類のボルトを3Dプリントしていきます。

1.六角形ボルト

頭部形状が六角柱形のボルト。 一般的な形状のボルト。

サイズ : 12.1mm(縦)×13.8mm(横)×30mm(高さ)

2.六角穴付 ボルト

頭部形状が円形で六角形の穴が開いているボルト。

サイズ : 11.5mm(縦)×11.5mm(横)×31mm(高さ)

3.六角穴付 皿ボルト

頭部上面が平坦で、座面は円錐の形をしている。上部に六角形の穴が開いているボルト。

サイズ : 13.0mm(縦)×13.0mm(横)×30mm(高さ)

4.六角穴付 チーズボルト

頭部上面が平坦で、側面にわずかに傾斜のついた形をしている。上部に六角形の穴が開いているボルト。

サイズ : 13.0mm(縦)×13.0mm(横)×30mm(高さ)

5.寸切りボルト

別名長ねじや全ねじと呼ばれている頭部の無いねじ。

サイズ : 7.8mm(幅)×7.8mm(縦)×100mm(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。

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でのプリント画面になります。
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
10h00m	1997層	12.47ml	9個＝234円	1個＝26円

プリント結果

1.六角形ボルト

［寸法結果］
サイズ : 12.1mm(縦)×13.8mm(横)×30mm(高さ)

３Dプリント後のサイズ
縦 : ＋0.2mm
横 : 寸法通り
高さ : 寸法通り

縦にがほんの少し歪みましたが、寸法通りにプリントできました。

2.六角穴付 ボルト

［寸法結果］
サイズ : 11.5mm(縦)×11.5mm(横)×31mm(高さ)

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

縦と横にがほんの少し歪みましたが、寸法通りにプリントできました。

3.六角穴付 皿ボルト

［寸法結果］
サイズ : 13.0mm(縦)×13.0mm(横)×30mm(高さ)

３Dプリント後のサイズ
縦 : ＋0.1mm
横 : ＋0.1mm
高さ : 寸法通り

縦と横にがほんの少し歪みましたが、寸法通りにプリントできました。

4.六角穴付 チーズボルト

［寸法結果］
サイズ : 13.0mm(縦)×13.0mm(横)×30mm(高さ)

３Dプリント後のサイズ
縦 : ＋0.1mm
横 : ＋0.1mm
高さ : 寸法通り

縦と横にがほんの少し歪みましたが、寸法通りにプリントできました。

5.寸切りボルト

［寸法結果］
サイズ : 7.8mm(幅)×7.8mm(縦)×100mm(高さ)

３Dプリント後のサイズ
縦 :  寸法通り
横 :  寸法通り
高さ : 寸法通り

ほとんど寸法通りにプリントできました。今回のボルトの中で一番長さがある直付プリントでしたが、寸法通りにきれいにプリントできました。

機能性の結果

３Dプリントでできたボルトの機能性を検証してみました。
実際にきちんと部品としてナットにはまるのかどうかを試してみました。次回のレビューで３Dプリントするナットを使用して検証しています。

機能編ボルト3Dプリントまとめ

●見た目の仕上がり
どのボルトも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。表面以外に、ねじ山部分の凹凸もきれいで滑らかににプリントできていました。

●プリント設定の結果
細長い形状を立てた状態で直付でプリントしましたが、特に造形に影響も無く滑らかにプリントできました。一番長い形状の寸切りボルトが一番きれいに造形できました。

●機能性に関して
どの種類のボルトもナットにぴったりはまり、ナットの回転も下までスムーズに回すことができました。機能性に問題無くプリントできました。

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。
次回のレビューでは、ボルトに続いて「ナット」に注目して比較検証していきます。セットで参考にして頂けたらと思います。

またForm3は、スタンダード樹脂以外にABSの強度を再現したTough 2000 Resin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部品の3Dプリントに最適な材料もあります。プロトタイプ用としての使用に向いている材料であるスタンダード樹脂との機能性や強度の比較検証もしていけたらと思います。

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