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3D印刷と設計

フィラメントスプール再利用ハンドリール

フィラメントスプール再利用ハンドリール

FDM (積層) 型の3Dプリンターにはフィラメントが必要ですが、使用済みのスプールが余るんですよね。何かに使えないかな?と思っていたところ、ボストン日本語学校からアイデアをいただいてプロトタイプ作ってみました。

目次

フィラメントスプール再利用ハンドリール

ギターシールド (Quarter Inch Cable) やキャノンケーブル (XLR Cable)、電源の延長コードなどをまとめるのに再利用するために、設計してみました。手でまとめるためには絡まないようにクロスさせて巻いたり、8の字にしたり色々工夫が必要なんですが、このリールを使うと想像以上に使えそうでした。

フィラメントスプール再利用ハンドリール
フィラメントスプール再利用ハンドリール

設計印刷パーツ

使用済みフィラメントのリールの他に必要なのは、設計した3つのパーツ。

  1. 中心を回転させるためのメインパーツ
  2. それを反対側から固定するアタッチメント
  3. ハンドル部分

ハンドルは M4 x 35mm の六角穴付きボルトとM4のナット2つで固定します。

組み立て

中心部は組み合わせるだけなのと、ハンドル部分は六角とM4ナットで固定するだけです。

ハンドリール組み立て
ハンドリール組み立て

ハンドル内部

ハンドルを安定させるために、内部にM4ナットを印刷時に埋め込めるようにしています。この方法にすれば、ハンドルは固定させずに巻く時だけにはめて利用することも可能にしました。

Printables

設計したモデルファイル (STL) と印刷用ファイル (Gcode) は Printables にて公開しています。良かったらいいねとダウンロードしてみてくださいね!

Filament Spool Hand Reel

Printables Filament Spool Hand Reel
Printables Filament Spool Hand Reel
M8 x 1.0mm Nut and Bolt

M8 x 1.0mm ナットとボルト

M6のナットとボルトは過去に作ったのですが、M8が見つからないーというコメントをもらったので、M8も作ってみました。

目次

M8ナットとボルト

ピッチは1.0mmの細めで作りました。ナットとボルトがちゃんとハマるようにToleranceも考慮してオフセットしています。オフセット調整は簡単なので、もし緩い場合やきつい場合には再調整できるようにしています。

M8x1.0mm Nut and Bolt
M8x1.0mm Nut and Bolt
M8 Nut and Bolt
M8 Nut and Bolt

Printables

設計したモデルファイル (STL) と印刷用ファイル (Gcode) は Printables にて公開しています。良かったらいいねとダウンロードしてみてくださいね!

M8-1.0mm nut and bolt

Printables M8 Nut and Bolt
Printables M8 Nut and Bolt

Fusion 360カスタムスレッド

Fusion 360にカスタムスレッドを追加して自由なネジやナットなどの溝を設計する

Autodesk Fusion 360ではISOなどの標準仕様によるネジやナットの溝を作ることができます。しかし特殊サイズのものに組み込みたい場合など、標準仕様でできない場合があります。そのような場合にはカスタムスレッドが役に立ちます。

カスタムスレッドを作る方法

Fusion 360のKnowledge NetworkにCreating custom threads and thread standards in Fusion 360という記事があり、この説明の通りに設定すると独自のスレッド設計を使うことができます。ただ具体的に設定する数字の計算など機械系エンジニアなどある程度の知識がないと難しいと思います。

この記事ではヘルパーとなるツールなどを使って、具体的にどのように数値を設定するかなども含めて設定し、Fusion 360で使う方法を説明します。

Thread Libraryの場所を確認

まずはFusion 360のスレッド設定ファイルのあるThread Libraryを開きます。 Creating custom threads and thread standards in Fusion 360にBrowse to the following directoryという手順があり、Windows、Macそれぞれのディレクトリが記されています。

Macの場合は一度 production ディレクトリに移動します。

Macintosh HD> Users> [Username] > Library > Application Support > Autodesk > Webdeploy > production 

Autodesk Fusion 360のショートカットを右クリック > Show Originalを選択するか、複数ある [Version Specific ID] を展開してAutodesk Fusion 360が入っているディレクトリに移動します。(fig. 1)

その後、Autodesk Fusion 360のアプリケーションファイルを右クリックし、Show Package Contentsを選択します。(fig. 2)

さらにフォルダが展開されるので以下のディレクトリに移動します。この中に含まれる複数のxmlファイルがThread Libraryです。(fig. 3)

Contents > Libraries > Applications > Fusion > Fusion > Server > Fusion > Configuration >ThreadData
(fig. 3 – ThreadData)

カスタムファイルを作る

このThreadDataフォルダに移動し、ベースにしたいファイルをコピーして Custom~.xml というファイル名にします。ここでは ISOMetricprofile.xml をコピーして CustomISOMetricprofile.xml にしたいと思います。この CustomISOMetricprofile.xml をテキストエディタで開き編集していきます。

<Name>と<CustomName>の変更

まずは<Name>と<CustomName>を変更します。Fusion 360でスレッドを設定する際、この名前でThread Typeを参照する形になります。

ここではシンプルに Custom ISO Metric Profile という名前にします。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<ThreadType>
  <Name>Custom ISO Metric Profile</Name>
  <CustomName>Custom ISO Metric Profile</CustomName>
  ...

設定を保存し、Fusion 360を再起動するとこのプロファイルを参照することができ、その設定ファイルに含まれているSizeおよびDesignationやClassを参照することができるようになります。(fig. 4)

(fig. 4 – Thread Setting)

カスタムスレッドの設定

<ThreadSize>タグにスクロールし、カスタム設定したいプロファイルのベースを挿入します。例えば直径が33mmで溝間隔が4mmのM33x4を登録したい場合には <Size>33</Size> に移動し、その下に <Designation>を追加します。既存の設定をコピーしてから貼り付けた後に <ThreadDesignation>, <CTD>, <Pitch> を編集します。また <MajorDia> などの値は全て削除します。

<Designation>
  <ThreadDesignation>M33x4</ThreadDesignation>
  <CTD>M33x4</CTD>
  <Pitch>4</Pitch>
  <Thread>
    <Gender>external</Gender>
    <Class>6g</Class>
    <MajorDia></MajorDia>
    <PitchDia></PitchDia>
    <MinorDia></MinorDia>
  </Thread>
  <Thread>
    <Gender>internal</Gender>
    <Class>6H</Class>
    <MajorDia></MajorDia>
    <PitchDia></PitchDia>
    <MinorDia></MinorDia>
    <TapDrill></TapDrill>
  </Thread>
  <Thread>
    <Gender>external</Gender>
    <Class>4g6g</Class>
    <MajorDia></MajorDia>
    <PitchDia></PitchDia>
    <MinorDia></MinorDia>
  </Thread>
</Designation>

カスタムスレッド値の設定

M33x4のベースができたので、次に値を入力していきます。値は以下のいずれかの方法で設定します。

  1. 異なるサイズの同一 Pitch の設定を参考にしながら入力する
  2. ISO規格などの計算式にて算出する
  3. 計算ツールを用いて計算する

計算ツール Metric Thread Dimension Calculator

Metric Thread Dimensions Calculator がとても便利なので、ここではこれを使いたいと思います。

使い方はとてもシンプルで、Calculation TypeをCustom Useに変更し、Nominal Diameter, Pitchを入力してCalculateをクリックするだけです。(fig. 5)

初期設定では External (Bolt) 6g と Internal (Nut) 6H が表示されるので、Maximum か Minimum、もしくは平均値を取るなどしてその値を設定します。(fig. 6)

4g6g の External (Bolt) を計算するには、Pitch Diameter Tolerance の Grades (上記画像の緑枠部分) を 4 に変更してあらためて Calculate をすると確認することができます。

ファイルを保存してFusion 360を再起動

CustomISOMetricprofile.xml にスレッドの数値入力が終わったらファイルを保存し、Fusion 360 を再起動します。直径33mmのオブジェクトに対してスレッドを作成すると、Thread TypeからCustom ISO Metric Profileを選択することができ、M33x4を設定することができます。

(fig. 7 – Fusion 360 Thread Setting)

まとめ

既製品のねじ込みに部品を作りたい時など、どうしても標準サイズだと組み合わない特殊サイズがあったりします。そんな場合でもカスタムスレッドの設定方法がわかっていると、幅広く対応できるのでとても重宝すると思います。

注意しておかないといけないのは、Fusion 360がアップデートされるとフォルダ構成が変更になりカスタムスレッドプロファイルが認識されなくなります。Macの場合古いバージョンディレクトリにCustomISOMetricprofile.xmlが残っているのでそれをコピーすれば解決しますが、万が一のために必ずどこかにバックアップは残しておいた方がいいと思います。

参考

Fusion 360でカーブ面にスケッチする方法

Fusion 360にてカーブ面に線をスケッチする方法

Fusion 360で平面以外にスケッチをしたい場合があります。様々な方法がありますが、ここでは線をスケッチする方法を紹介します。具体的には別のスケッチで引いた内容をカーブ面にプロジェクトする方法です。

片面の角がフィレット処理している円柱のカーブ面と側面に線をスケッチ

以下のような形でエッジがフィレット処理されていて、さらにカーブしている面に線を入れる方法を紹介します。

目次

プロジェクト元の線をスケッチする

角がカーブしている円柱に線を引くには、直接その面に処理をするのではなく、プロジェクト (転写) する形で処理します。そのためにまず元となる補助スケッチを作ります。今回はフィレットされている側にスケッチをします。

転写するためのスケッチを作る

今回はソースとなるスケッチと同じレイヤーに転写用のスケッチを作ります。

Project To Surfaceを選択する

SOLID 内の Create > Project / Include > Project To Surface を選択します。

Projection Type に Along Vector を選択してソースの補助スケッチをプロジェクト (転写) する

  • Faces: 転写先のカーブ面
  • Curves: 転写元のソーススケッチ
  • Project Direction: ソーススケッチを転写する方向
  • Project Type: Along Vector

特に重要なのが Project Direction になります。この例ではスケッチ面の反対側の底面を選択します。

プロジェクトされたスケッチが確認できたら Finish Sketch で完成です。

結果

最終的にこのような形でスケッチが完了します。

このスケッチをベースに例えば PIPE を使うと溝を入れたりすることができますよ。

The JAx Violin (Dragon) 製作記録

世の中には非常にすぐれたデザイン力を持った人がいるもので、日常のちょっとしたものをチマチマと作っている私には到底敵わないなぁと思うわけですが、このバイオリンもそのひとつ。

目次

The JAx Violin (Dragon)

https://www.printables.com/model/52215-the-jax-violin-dragon

以前からこのバイオリンはチェックしていて、でもいつ作ろうかなぁなんて思って月日が経ってしまった。でも、重い腰をあげてこれの製作に取り掛かります。

旅行時の気軽なバイオリンとして制作

子供がバイオリンを習っている。旅行中にも気軽に持って行けるバイオリンがあるといいなと思っていたのです。他にも3Dプリントできるバイオリンはあるんだけど、デザインのカッコ良さからこれに決定。印刷パーツは多いし、ネジなども色々必要なんだけど、スタイルに勝るものはなし!

必要工具

  • ハンダごて: ピックアップの再接続とインサートナット用
  • ハンダ: ピックアップの再接続
  • ニッパー: ピックアップ線の切断とビニール剥離
  • 熱収縮チューブ: ピックアップ再接続の絶縁用
  • ヒートガン: ピックアップ再接続の絶縁用
  • 電動ドライバー/ドリル: チューニングペグの穴拡張用
  • 3mm ドライバービット: チューニングペグの穴拡張用
  • 10mm 六角ナットドライバー: チューニングペグ用
  • 2.5mm 六角レンチ: チューニングペグM3ボルト用
  • 3mm ボールナット六角レンチ: M4ボルト用
  • リューター: カーボンファイバー切断用
  • カッティングディスク: カーボンファイバー切断用

必要部品

  • チューニングペグ
    • ギター用チューニングペグ: 左 x 2, 右 x 2
    • チューニングペグワッシャー: 4個 (チューニングペグ付属品)
    • チューニングペグ抑え: 4個 (チューニングペグ付属品)
    • M3 x 8mm ボルト: 4本チューニングペグ取付用
    • M3インサートナット: 4個チューニングペグ土台用
  • アンプ
    • ピエゾピックアップとアンプセット
    • 9Vバッテリー
    • M2 x 10mm ネジ (アンプセット付属品)
  • ネック
    • 8mm x 370mm カーボンファイバーロッド [*3]
  • 本体結合
    • M4 x 50mm ボルト: 3本 (ネック x 1 [*1], 肩当て+顎当て x 2)
    • M4 x 40mm ボルト: 2本 (チューニングペグ部 + ネック基盤結合 x 2,
    • M4 x 25mm ボルト: 9 (ネック基盤 + トップ結合 x 2, ベース + ネック基盤結合 x 6)
    • M4 x 16mm ボルト [*2]: 2本 (本体羽根部分 x 2)
    • M4 x 12mm ボルト: 2本 (本体羽根部分 x 2)
    • M4ナット: 18個
    • M6 x 25mm ボルト: 2本 (肩当て + 顎当て)
    • M6 x 10mm ロックナット: 2個 (肩当て + 顎当て)
  • 代用品候補
    • *1: M4 x 45mm 可
    • *2: M4 x 15mm 可
    • *3: カーボンファイバーチューブ内径4mm

購入パーツ

単純に合算して $89.37 + Tax なのでざっくり $100 弱。

追加設計印刷パーツ

使用フィラメント

フィラメントは熱による変形を考慮して全てPETGにて印刷。PLAの方が綺麗にできるんだけど。

印刷パーツ

オプショナルパーツも含めて複数アップされているのですが、実際に私が利用したパーツは以下の通り

  • STLファイル
    • jax_neck_part1_full_fingerboard.stl
    • jax_neck_part2_supports_without_fingerboard.stl [*4]
    • jax_neck_part3.stl [*5]
    • jax_waiste_right.stl [*6]
    • jax_waiste_left.stl [*6]
    • jax_upper_bout_blank.stl
    • jax_lower_bout_with_extra_mounting_holes.stl [*7]
    • jax_chinrest.stl
    • jax_shoulder_rest_hinge_angled.stl
    • jax_shoulder_rest_mount.stl
    • jax_shoulder_rest.stl
    • bridge.stl
  • 注釈
    • *4: jax_neck_part2_without_fingerboard にサポート設定して印刷した方が綺麗にいくと思うので、こちらの方がオススメ。先が曲がったカッターがあってカーブをうまく切り取れるならサポート付きを利用することも可能
    • *5: jax_neck_part3_with_compartments.stlもあるんだけど、こちらの目的がわからなかったので通常のSTLを使用
    • *6: オリジナルSTLだとPrusaSlicerで隙間が出てしまったため一度Fusion 360に取り込み、単純に再出力したものも使用した。ただ再出力したものもSlicerで不具合が出たため、オリジナルと再出力をSlicer内で結合して最終解決
    • *7: 顎当てと肩当てを結合する場合にはこの extra mounting holes がないと接続できないので注意

jax_neck_part1_full_fingerboard

オリジナル版は分割印刷のあと接続し、やすりがけの流れのようだったけれどアップデート版 (jax_neck_part1_full_fingerboard) ではフィンガーボードを一発で印刷できるのでこれを採用。

角度をうまく回して、そして移動させて、サポート部分も含めて印刷できるようにするのがポイント。

印刷設定

  • PETG (SUNLU PETG BLACK)
  • Perimeters: 3 (1.2mm)
  • Infill: 20% (Gyroid)
  • Layers: 0.15mm

Perimetersは4にして、Infillももう少し増やした方が良かったかも。

jax_neck_part2_supports_without_fingerboard

part1_full_fingerboardに対応しているのは、part2_without_fingerboardなんだけど、このpart2にはサポート付きとサポート無しの二種類がある。

この1つの選択に失敗した。

結論から言うとこの「サポート」付きのモデルはオススメしない。jax_neck_part2_without_fingerboard を使うべき。サポートを切り取るのが困難で、PrusaSlicer 2.6のオーガニックサポートを使って対応した方が良い。

jax_neck_part3

JAx Violin Part3 PrusaSlicer 2.6

下の部分の角度は耐えられない角度と判断し、PrusaSlicer 2.6 のオーガニックサポートで対応。

Part3 にも2種類デザインがあり、コンパートメント付きと無しがある。このコンパートメントの目的がわからなかったためオリジナルの方を採用。特に問題がなく、いまだにコンパートメントの方は何がメリットだったのかがよくわからない。

印刷設定

  • PETG (BuMat Magenta PETG)
  • Perimeters: 4 (1.6mm)
  • Infill: 15% (Gyroid)
  • Layers: 0.2mm

次やる時にはInfillパターンはGridにしたい。

jax_waiste_right / jax_waiste_left

このSTLファイルはPrusaSlicer 2.6でスライスすると途中が分離されて宙に浮いてしまう結果になった。そのためSTLファイルを一度Fusion 360に取り込み、SOLIDに変換したものを再度STLファイルを出力することで対応。

ただ、この再出力したものもPrusaSlicerで問題が出たため、オリジナルのSTLと再出力のSTLをSlicer上で結合して最終的な印刷は対応。右側の部分を見るとMergedになっているのがわかる。

印刷設定

  • PETG (BuMat Magenta PETG)
  • Perimeters: 4 (1.2mm)
  • Infill: 20% (Grid)
  • Layers: 0.2mm

jax_upper_bout_blank

別デザインとして jax_upper_bout_dragon_scales もある。竜の皮膚のようなデザインにしたい場合にはこちらを使えば良いが、特に必要ない場合はBLANKの方で対応可能。

jax_lower_bout_with_extra_mounting_holes

Extra mounting holesバージョンとオリジナルバージョンあり。顎当てと肩当てを印刷したものを取り付ける場合にはwith extra mounting holesが必須なので間違えないこと。

また結合する部分のビスを差し込む部分が浮いているのでサポートが必要になるので注意。

jax_chinrest

水平に印刷している例をよく見るが、90°回転させてサポートをつけた上で印刷してみた。

jax_shoulder_rest_hinge_angled

肩当ての接続に使うL字型のヒンジ部分。90°と少し広角になっているバージョンがあり、広がっている方を採用。

jax_shoulder_rest_mount

顎当てと本体を接続するベースにもなっているので顎当てのみを使う場合にも必要。

jax_shoulder_rest

肩当て。90°回転させて印刷。サポートを設定しないと印刷が雑になる部分もあるので要注意。

bridge

ブリッジは市販のものを使うこともできるがまっすぐに合わせるためにカットしなければならず、印刷したものを使う方が勝手が良いと思う。

Fitbit Sense & Versa 3 Charging Cradle 2

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