3Dプリンターで歯ブラシ立てを作る方法
3Dプリンターで作れる便利な小物として歯ブラシ立てがあります。3Dプリンターでは箱型や建て替えるタイプの小物を作るのに適しており、その一つとして歯ブラシ立てがあります。特に歯ブラシを通す穴がある形状は一体成型が難しく、3Dプリンターならではの造形ができます。
今回は3Dプリンターで作る便利小物特集として歯ブラシ立てをご紹介します。
3Dプリント歯ブラシ立ての形状
3Dプリンターで作ることができるフックはいろいろな形を作ることが可能です。今回は1本の歯ブラシ立てと、複数の歯ブラシを収納できる歯ブラシ立てを3Dプリントします。
歯ブラシ立ての3Dデータ
歯ブラシ立ての3Dデータは複数の歯ブラシ立て用と1本の歯ブラシ立て用など、用途に応じていろいろな形があります。初めに3Dデータを用意する必要があります。STL形式かOBJ形式の3Dデータがあれば3Dプリントが可能です。
3Dモデリング
歯ブラシ立ての3Dデータを作るにはFusion360のような3DCADソフトがおすすめです。操作も簡単で初心者にもやさしいCADソフトです。
フリーの3D素材を利用する
フリーの3Dデータから素材をダウンロードする方法もあります。無料で利用できる3Dデータサイトが複数存在します。例えばThingiverseなどの無料3Dデータサイトで「Toothbrush stand」などと検索すると複数無料データがダウンロード可能です。
光造形3DプリンターForm3＋で造形
今回歯ブラシ立ては光造形3Dプリンタ―のForm3＋で造形を行います。Form3＋は高精細で滑らかな造形ができるうえに高い安定性を持っている3Dプリンターです。
レジンの選択
まず初めにどのレジンでプリントするか選択を行います。今回プリントする歯ブラシ立ては基本的において使用するため強度などが求められないため一般的なグレイレジンでプリントを行います。
グレイレジンを選択した理由
Formlabsのグレイレジンは、25ミクロン、50ミクロン、100ミクロン、160ミクロンの4種類の積層ピッチが選択できる汎用性の高いレジンです。
アクリルベースの硬質材料で、最も滑らかで高精細な仕上がりが可能です。歯ブラシ立ては比較的大きい造形物であることから、仕上がりにこだわらなければ最も造形時間が短い160ミクロンでプリントします。
専用ソフトウェアPreformでプリント設定
専用ソフトウェアPreFormでプリント設定を行います。PreFormはFormlabsのスライスソフトで、簡単に設定が可能です。今回のフック類はいろいろなパターンがあるので一度にプリントを行います。
プリント方向を設定
歯ブラシ立てのデータは比較的大きい面積であることから側面を倒した状態でプリントします。
このプリント方向を選択した理由として、
第一に縦方向の積層がForm3＋は最もきれいに表現できることから歯ブラシ立ての大半を占める主要部分が160ミクロンでもきれいに表現できる。
第二にサポート材がつく面積が片方の側面のみで最小限にとどめることができる。
第三に設置面積がコの字型をしており、比較的少ないため反りなどを抑えることができる。
といった理由が挙げられます。
サポート材の設定
サポート材はこの方向に合った形で自動生成を行いますが、側面などの余分な部分は可能な限り減らしてプリントを行います。
積層ピッチ
積層ピッチは高速造形が可能な160ミクロンでプリントを行います。
ビルドプラットフォームから取り外す
光造形3Dプリンターでは、ビルドプラットフォームにしっかりと造形モデルがくっついています。Form3の場合はラフトとビルドプラットフォームの設置面が真空状態になっており専用工具を使用して取り外します。
専用工具の中でも取り外しやすいのがヘラとハンマーです。スクレイパーは小型の造形物には最適ですが、今回の歯ブラシ立ての場合、精密な形状や細かい部分などが折れないように、造形物が飛ばないように取り外しを行います。
まずラフトとプラットフォームの間にヘラをあてます。
次に軽くハンマーでヘラをたたきます。この際、加える力はほんの軽くで大丈夫です。ヘラが少しでも入れば、そこから空気が入り込み、真空状態が無くなり簡単に造形物が取れます。
洗浄
造形物の取り外しができた後は、エタコールで洗浄を行います。洗浄にはIPA（イソプロピルアルコール）やエタノールなどがありますが、第二種有機溶剤に該当しないエタコールがおすすめです。
※IPAでもエタコールでもレジンが溶けだしてしまうと産業廃棄物扱いになります。
仕上げキットを使用する場合
仕上げキットを使用する場合、各バスケットに10分ずつ、合計20分程度ひたしてください。洗浄時間はエコタールの濃度によって異なります。洗浄が続き汚れている場合には少し長め、もしくは別途、エタコールで拭き取ってください。
FormWash(自動洗浄機)を使用する場合
FormWashでは、自動で攪拌してくれて洗浄完了後、引き上げてくれます。こちらも20分程度洗浄を行ってください。
乾燥
エコタールで洗浄後は乾燥をおこなってください。乾燥時間は1時間程度あれば十分です。
サポート除去
さてここからはサポートの除去を行ってまいります。サポート材は手でも取り外すことができます。サポート材はすぐにとりはずさないで、造形後に、造形モデルを1日程度乾燥十分乾燥させるとサポート材は簡単に取り外しが可能です。
またなるべく造形物を傷つけないように、ニッパーを使う方法もあります。
FormCureで二次硬化
グレイレジンはFormCureでの二次硬化は特に必要ではありません。もちろん二次硬化を行っても強度が向上します。
二次硬化の意味
光造形3Dプリンターはプリントした直後だと層と層の間に目に見えない半硬化層があります。二次硬化することでこの半硬化層が固まります。
仕上がりとコスト・リードタイム
それでは各フックの仕上がりとコスト、リードタイムなどをご紹介しましょう。
歯ブラシ立て（複数タイプ）
複数の歯ブラシ立てが立てられる歯ブラシ立てです。
| 積層ピッチ | 160ミクロン |
| レイヤー数 | 層 |
| 造形時間 | 6時間12分 |
| 材料使用量 | 206.65ml |
| 材料費 | ＠3,885円 |
歯ブラシ立て（1本タイプ）
1本タイプの歯ブラシ立てです。小さいので材料費や造形時間も少ないです。
| 積層ピッチ | 160ミクロン |
| レイヤー数 | 203層 |
| 造形時間 | 52分 |
| 材料消費量 | 3.32ml |
| 材料コスト | ＠62円 |
まとめ
今回はForm3＋で歯ブラシ立てのプリントをご紹介しましたが低価格なFDM方式の3Dプリンターでも歯ブラシ立ては簡単にプリントすることができます。強度なども求められる小物ではないため、PLAなどの低価格で安定した材料でもプリント可能です。
