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コントローラの組み立て

「idbox」のベアリングが到着するまでコントローラの組み立て。
・・と言っても特にすることは無く、ただ「mega 2560」のボードに「RAMPS1.4コントローラ」と「ドライバモジュール」重ねていくだけ。(3段重ね)

【RAMPS1.4コントローラ基板】


【ドライバモジュールにヒートシンクを貼り付け、3段重ね完了。】

ドライバモジュールは反転しても差し込めるため、向きを間違えないよう注意が必要。

【12vの直流安定化電源(無負荷)】


※電源の購入はちょっと失敗で、写真のものは10Aと容量が少なく、今後20Aに変更する予定。(来月かな?)

普段、アナログテスターを使用する事の方が多いが、今回は正確な数値を把握するためデジタルを使用。

プラス・マイナスの極性をハッキリ区別させるため、カラーケーブルを利用した方が安心だが、手持ちが無かったためマイナス側に黒テープを貼り付け応急処置。
端子は4ミリ用のものを圧着。



ここまでの作業でも一時間かからないため、プリンターの構想を練って暇を潰す事に。


「Arduino」ボード到着 ドライバーのインストールから

一週間ほど前に注文していた「Arduino」のボード「Mega2560 Rev3」 が届いた。

【USBケーブルを接続して通電確認】


【クリスタルのクロック16M】




「Arduino」の公式サイトからドライバーをダウンロードしてインストール。
https://www.arduino.cc/en/Main/Software

【無事にボードが認識されて、「COM4」に割り当てられた】


「NEMA17」タイプのステッピング・モーターが到着したらドライバー基板を組んで動作テストをする予定。


ローテク加工の開始

「idbox」が故障している間、少しづつ加工を開始。

自ら踏み込んだ領域なので文句は言えないが、超がつくほど"ローテク"な切断作業で腕がパンパンになってしまった。
(6φとは言え、ステンレス4本のカットで金ノコの刃は"ツルツル"。)

今日の加工は以下の二種類のみ。

●直径6ミリのステンレス・スクリューネジを165ミリの長さで4本カット。
●リニア用のスライドバー(ステンレス)を270ミリの長さで2本カット。

【グラインダーで焼き色が入るのを嫌い、手作業でカット。】

4本のカットが終了した時点で刃の交換。
フローリング材の切れ端を二枚合わせてバーの固定と定規代わりに使用。

【165ミリ4本のカットが終了。手が・・・。】

カットが終了したスクリューネジは、「キッチン・クレンザー」をたっぷりかけて真鍮製のワイヤーブラシでゴシゴシ研磨。
酸化膜で真っ黒になったステンレスが5分程度でピカピカになった。

【リニアを270ミリで2本カットし、足の仮組み】

ボルトやワッシャーが不足しているため、バーは差し込んであるだけ。


ネジ穴に残ったサポート材は、ドリルが深く入り込まないよう、リミット位置にテープで目印を付けておくと安心。



雰囲気作り

自作の雰囲気を出すため、これまでプリントしたパーツを少しだけ仮組み。
エクストルーダーや、ホットエンドのテーブルなどそれらしい感じが出てきた。

【ホームセンターで購入した長尺物のステンレスバー】

酸化膜で真っ黒。
研磨に時間がかかりそう。

【プリントしたパーツを仮組み】


製作した”エクストルーダー”はシンプルで製作しやすい、以下のモデルを使用。
http://www.thingiverse.com/thing:275593
ベアリングの規格は "608ZZ"

先はまだまだ長い。


弱り目に祟り目 + 泣きっ面に蜂!

プリントを開始すると、間もなく始まる”脱調”の原因が掴めず、ひと月余りが過ぎてしまった。 調整を繰り返しても、長時間のプリントで必ず起こる脱調!

ネット情報をもとに、分解、調整しても必ずY軸だけが動かなくなる。

これほど不運に見舞われる事はそう滅多にある事では無い。(無くて良い!)

【長時間稼働で起こる脱調】

短時間で印刷を終了する、小型のモデルでは何とか凌げる。

【時折効かなくなるリミッターの、ハンダの剥離】

半田を付け直して解決。

【ついに見つけた脱調の親玉】

固く動かないベルトを強引に指で押すと、ベアリングのシール材が”ポロリ”。
偏芯して回転する”ガントリー”部分の、ベアリングの中をルーペで覗くと玉が少ないような感じがするが・・???

ここで、安心安全の国産ベアリングに交換する事を決定。

フランジ付きの小型ベアリングは”モノタロウ”などで同じ型のものを入手出来るため、迷わず購入。


3Dプリンター、プリント予定のパーツ

現在、「DeAGOSTINI」のテスト・プリントも兼ねて、製作の対象とした3Dプリンター「RepRap atm」の全パーツ群。
組み立てキットしても販売されており、以下で全容を見ることができる。
http://genkei.thebase.in/

【※SketchUpのデータは最下段の添付ファイル】


「RepRap Community Japan」
https://sites.google.com/site/reprapcommunityjapan/atom
添付ファイル 添付ファイル


CuraEngine と Slic3r による仕上がりの違い

ほぼ同じ条件下のもとでプリントした「3Dプリンター」のパーツ。
ネジ締め時の強度が必要になるため、充填密度はどちらもほぼ100%でプリント。
微妙な仕上がりの違いはあるが、プリント時間の早さと仕上がりの滑らかさ(手触り)で、個人的には「CuraEngine」に軍配!

設定などの経験不足もあり、「Sric3r」でプリントした方のギヤの表面が剥離寸前になっている。

【スライサーによる仕上がりの違い】



3Dプリンター 越えてはいけない一線のような・・

目的では無い領域に引きずり込まれそうで必死な抵抗が続いている。

友人から拝借している3Dプリンターもいずれ返却しなければならない。
全容も分からず必要性すら見い出せていない現状にも関わらず、オープンソースの「RepRap」や、「Arduino」に関する情報がネット上に山のように溢れており、もはや3DプリンターはDIYの領域にあるような錯覚すら覚える。

なるべく無駄な時間は割きたくないが、買うか自作するか、いずれ選択する日が来るのは間違いない。








コントロールボードの必要な回路図はすべて公開されており、"作れ!"と言わんばかり。

体の”モゾモゾ”が止まらず、気持ちの悪い毎日が続いている。


3Dプリンター 結線図

Amazonで見つけた3Dプリンターの結線図。

ヒートベッド、エクストルーダー2、Z軸をシングルにすれば「DeAGOSTINI」の「idbox」と同じ構成となり、すべてAmazonで購入できる。


※引用元:Amazon

電子回路のブロックだけ見るとシンプルそのもの。
目的では無いが、3Dプリンターの自作を考える時どこまでパーツを収拾できるか興味が湧いてくる。

【筐体の製作で利用できそうな2020系アルミフレーム】


Amazonや、Yahooショップなどで、3Dプリンターに関するすべてのパーツを拾ってみるのも面白いかもしれない。


3Dプリンター 林檎のテスト・プリント

連日のテストプリント
なかなか???である。

【こうなる予定】


【プリント結果:ヘタの積層が破綻気味。】


【プリント中:積層ピッチ0.2ミリで順調な経過】


【速度の設定:プリント中は吐出量を65%に制限。】


添付ファイルは林檎のGコード
添付ファイル 添付ファイル


3Dプリンター テスト・プリント(調整中)

印刷精度を把握するため、連日のように微調整とテスト・プリントを繰り返している。

写真は10×10×12(下部は8×8)の台形の格子。
Bridgeプリントが出来るようになるのが目的。
「Slic3r」(スライサー)はサポート無しの設定。

積層ピッチ:0.2ミリ
もはや限界か?

【ズーム・アップ】 バリを取るのも困難


【格子のサイズ】



3Dプリンター Free素材をテストプリント

”ネコ” のフリー素材をダウンロードし、高さ5センチ程度でプリントしてみた。

僅かな設定の違いがモデルの仕上がりを大きく左右するため、細いサポート部分が破綻しないよう、予めプリンターの受信バッファサイズを半分ほどに設定しておき、印刷中の「吐出レート」を細かく調整しながらプリントしてみた。(今回、プリンター側の受信バッファを 127→64 に変更し、吐出レートを基本設定の100%〜80%の間で随時調整)

積層するレイヤーの高さは0.2ミリ。
結果だけみるとアップに耐えられる解像度ではなさそうである。

【Slic3rによる、印刷前のスライス結果(印刷時の設定は下に掲載)】


【サポートの細い積層が破綻しないよう、吐出レートを調整しながらプリント。】


【終了後にサポート材を除去。印刷時間、4時間程度】

笑っているのか泣いているのか・・。

この解像度で、”招福” の文字が読めるだけマシな結果なのかも知れない。



※特に設定を変更した箇所







設定の参考となった、「Slic3r」のマニュアルから、”各オプションの幾つかの一般的なガイドライン” の項を抜粋。
外周部(Perimeters):エキスパートモードでは、外周部の一番外側(External perimeters)を確実に傷のない表面にするために、この数値を少し増加させることが出来ます。

小さな外周部(Small perimeters):穴や島(になった部分)、細かい部分の為であり、遅い速度が推奨されます。

外周部の一番外側(External perimeters):少し遅い速度が綺麗な表面を確実にするでしょう。

充填部(Infill):充填部の構造の健全性が損なわれない限り速くすることが出来ます。早い押し出しが、弱い部分を破損させたり生じさせる可能性があります。

密実な充填部(Solid infill):モデルの底部や他に加えた密実な層は通常、充填部よりも遅くし、外周部よりも速くします。

最上部の密実な充填部(Top solid infill):下の層をきちんと覆うことが出来る押し出し時間が、結果として綺麗な上部表面を生じさせます。整った仕上がりの準備の為に最後の幾つかの層は充填部の構造にきちんと架かっている必要があります。

サポート(Support material):一般的にサポートの構造は急速で変な形であるので、底面部をそこそこサポート出来る最も早い速度にします。

ブリッジ部(Bridges):押し出しによって架けられる距離は、材料と冷却に依存します。遅すぎると垂れ下がってしまい、速すぎると壊れた鎖のようになってしまいます。試してみることがここでは解決の鍵となりますが、一般的にブリッジ部は外周部(Perimeters)よりも遅くします。

隙間の充填(Gap fill):小さな隙間への充填は急速な行き来を発生させ、その結果で起こる振動や共振はプリンターに悪影響を与えます。小さな値(遅い速度)にすることで、これらを防ぐことが出来ます。設定値を0(ゼロ)にすると、隙間への充填は完全に無効になります。

トラベル(Travel):フィラメントの漏れを最小限にするため、プリンターが許容する最速にします。

第1層目の速度(First layer speed):前の章で述べたように、第1層目は確実に(フィラメントを)横たえることが重要であり、遅い速度がそれを非常に助長します。50%かそれ以下の値に設定するのが良いです。

加速度制御(Acceleration control)は、初期設定でするべき外周部や充填部、ブリッジの加速度を設定することが出来る高度な設定です。設定する値の決定は、機械の性能に依存します。ファームウェアにある設定値が良い開始点です。

多くのファームウェアで設定してある各軸の安全な最大速度の制限を考慮してください。




3Dプリンター idbox! テストプリント2

モデルのテーマが悪かったか、5時間もかけてプリントした浄財箱のサポートが完全に接着して離れなくなった。

経鏧台のサポートは時間をかけて除去。



メンテに必要な工具も徐々にわかってきた。

ホットエンドの、ノズルのクリーニング用に、綿棒。
サポート除去用に、ニッパー、プライヤー、精密金属加工用のヤスリ、ピンセット、彫刻刀一式、ノズル取り外し用に小型のモンキーと、小型の十字レンチ、カッターナイフ、自作の治具、精密ドライバー、・・・等々。

ノズルのクリーニング用にワイヤーブラシなどが勧められているが、周囲を傷つけないか気になる。
個人的な方法になるが、ホットエンドを200度前後に保ち、日本製の柄のしっかりした綿棒などでこするとノズルに溶着したフィラメントが綺麗に取れる。




3Dプリンター idbox! テストプリント

イメージではもっと簡単なハズだったのだが。
”論より証拠!!”

プリンターに暫く触りたくないほど失敗を繰り返し、何とか形になったモデル。

【プリンターの線より細い倍率でも感じだけは出ている!】

幅9センチ弱の須弥壇、格狭間、組子が一本の線より細い尺度の障子組子、何の関係もない、フリーのオブジェクト(積み上げプリントのテスト用)、迷路

【すべての部品を一つのSTL構造に。】


【失敗覚悟のサポート無しプリント(テストなので、天板を支える部分だけ)】


【迷路をプリントする様子。倍速】


少しの希望は見えた。


3Dプリンター idbox! いざ実践!

少しの予備知識と、自分に都合の良いイメージトレーニングを積み重ね、いざ!実践。

プリント対象は、「DELFTship」で作成した以下の二つのモデル。



【Repetier-idbox】の操作
●ソフトを起動し、プリンタ接続のアイコンをクリックして、各軸の制御を確認。
●プリントするモデルを予め「STL」形式に変換しておき、穴あきや面にエラーが無いかをチェック。
●ファイルを3Dビューに読み込み、「アドバンス」モードに切り替え。
●「スライサ」のタブを開き、「Slic3r」の設定を先日セットした内容に設定。
●「Slic3rでスライス」ボタンをクリックしてスライス開始。
●スライスが完了したら、"ジョブ実行"ボタンをクリックしてプリント開始!。

印刷が開始されるとすべての軸がホームポジションにリセットされ、その後「Z軸」がゆっくりと-15mmまで上昇。
ホットエンドが規定の温度に達するまで待機状態となり、設定温度に達した時点で再び「Z軸」が原点まで上昇しプリントが開始された。

後はコーヒーを飲みながら1時間程度待てば、 "イメージ通り" のモデルが完成するハズ・・・だった。

印刷結果は以下の写真の通り。

【グラスの柄と心が同時に折れた瞬間の画像】

※モデルの形状が、設計した形状と異なるのはプリント中に "非常停止" ボタンを押したため。

まぁ、初めての印刷につき、多少の予測はしていたが、「その通り!」
楽観的なイメージに、楽観的な結果で返してきた。


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