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、「ナット」です。前回のレビュー ボルトの続きになります。前回３Dプリントしたボルトと今回３Dプリントするナットをセットで検証していきます。ナットもボルト同様に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。今回はナットに注目して、数種類のナットの形状を３Dプリントしていきます。
表面の仕上がりのディティール以外にもナットの機能性についても見ていきたいと思います。前回のレビューのボルトとの相性も含めて検証していきましょう。

プリントする形状とサイズ

３Dプリントするナットの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。 
全部で3種類のナットとワッシャーを3Dプリントしていきます。

1.六角ナット

正六角形の一般的な形状のナット。六角形の部分をスパナや六角レンチで締め付けて使われます。

サイズ : 13.8mm(縦)×12mm(横)×6mm(高さ)

2.平ワッシャー

ボルトやネジが緩まないようにする為に使用するもの。ボルトを締める際には、ワッシャーを噛ませて使うというのが一般的です。

サイズ : 13.9mm(縦)×13.9mm(横)×1mm(高さ)

3.高ナット

六角ナットに比べ、全長の長いナット。長ナット、ジョイントナットとも呼ばれる。

サイズ : 13.8mm(縦)×12mm(横)×18mm(高さ)

4.ウイングナット

頭に蝶のような取手の付いたボルト。蝶ナットとも呼ばれる。工具を使わなくても手で締め付けることが可能。

サイズ : 34mm(縦)×12mm(横)×10mm(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

それでは、ナットの種類別にプリント結果を見ていきましょう。

1.六角ナット

［寸法結果］
サイズ : 13.8mm(縦)×12mm(横)×6mm(高さ)

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

縦と高さ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.平ワッシャー

［寸法結果］
サイズ : 13.9mm(縦)×13.9mm(横)×1mm(高さ)

３Dプリント後のサイズ
縦 : ＋0.6mm
横 : ＋0.6mm
高さ : 寸法通り

縦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.高ナット

［寸法結果］
サイズ : 13.8mm(縦)×12mm(横)×18mm(高さ)

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

全体的に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.ウイングナット

［寸法結果］
サイズ : 34mm(縦)×12mm(横)×10mm(高さ)

３Dプリント後のサイズ
縦 : ＋0.2mm
横 : ＋0.4mm
高さ : 寸法通り

縦と横に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。

機能性の結果

３Dプリントでできたナッ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ボルトにはまるのかどうかを試してみました。前回のレビューで３Dプリントしたボルトを使用して検証しています。

機能編ナット3Dプリントまとめ

●見た目の仕上がり
どのナットも３Dデータ通りにとても高精細で滑らかな造形に仕上がった。
表面以外に、内側の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た。

●プリント設定の結果
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た。
形状がとても薄い平ワッシャーを３Dプリントしましたが、きれいに仕上がった。

●機能性に関して
どの種類のナットもぴったりはまった。
ナットの回転も下までスムーズに回すことができた。
今回３Dプリントしたボルトとナットは相性良く機能した。

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。
前回のレビューで検証した、「ボルト」と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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