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ロボット技術活用論

第１５回　業務支援２~３Ｄプリンタ概要~

（5か月前） 2024/7/28

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3Dプリンターによるリハビリテーション自助具の製作｜浜松市 北斗わかば病院

３Ｄプリンタの主な分類

FDM方式（Anker Make M5｜Anker Japan）
SLA方式（HALOT-MAGE S 14K｜Creality）
FDM方式｜アルテック
SLA方式｜アルテック
項目FDM（熱溶解積層法）SLA（光造形法）
用途プロトタイプ、趣味、教育精密なモデル、医療用モデル、宝飾品
メリット安価、操作が簡単、材料が多様、
強度を保たせられる		高精度、滑らかな表面、細かい部分が再現可能
強度は低い
デメリット表面が粗い、精度が低い場合がある材料が高価、プリント時間が長い、手入れが大変
価格帯3万円〜50万円10万円〜100万円
３Ｄプリンタ　方式の違い

FDM方式３Ｄプリンタ　構造と原理

造形品質を大きく左右する3Dプリンタのキャリブレーションの重要性｜MONOist

FDM方式に必要な道具・材料一式

３Ｄプリンタで物づくりをする際には、以下の道具や材料が必要である。

  • ＰＣ一式:
    • 推奨仕様：
      • CPU：Intel Core i5 または Ryzen 5 以上
      • RAM：8GB（規模によっては16GB） 以上
      • GPU：VRAM容量6GB 以上
      • ストレージ：SSD 512GB 以上
      • OS：Windows 10/11、Linux
  • ソフトウェア:
  • フィラメント:
    • 推奨素材：PLA、ABS、PETG、TPU
    • 推奨メーカー：Creality、eSUN、ELEGOO、ANYCUBIC
  • 切削工具:
    • デバリツール：模型用ナイフ、カッター
    • ニッパー：プリント後のサポート材の切除に使用
  • 測定工具:
    • デジタルノギス：精密な寸法測定に使用
  • 接着剤:
    • 推奨製品：Super Glue、エポキシ樹脂接着剤
  • 清掃用品:
    • エタノール：プリントベッドの清掃に使用
    • マイクロファイバークロス：プリンタのメンテナンスに使用
  • 予備部品:
    • ノズル：定期的な交換が必要
    • ベッドシート：プリントベッドの交換用シート

代表的なフィラメント

PLA（ポリ乳酸）

  • 特徴: 生分解性があり、環境に優しい。低温でプリント可能。臭いが少なく、扱いやすい。
  • 価格: 比較的安価。1kgあたり2,000円〜3,000円程度。

ABS（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）

  • 特徴: 高強度で耐久性があり、耐熱性も高い。アセトン処理で滑らかな表面が得られる。
  • 価格: 中程度。1kgあたり2,500円〜4,000円程度。

PETG（ポリエチレンテレフタレートグリコール変性）

  • 特徴: 耐衝撃性があり、柔軟性と強度のバランスが良い。吸湿性が低く、透明性がある。
  • 価格: 中程度。1kgあたり3,000円〜4,500円程度。

TPU（熱可塑性ポリウレタン）

  • 特徴: 高い弾性と柔軟性があり、ゴムのような質感。耐油性や耐摩耗性に優れる。
  • 価格: やや高価。1kgあたり4,000円〜6,000円程度。

Nylon（ナイロン）

  • 特徴: 非常に高い強度と耐摩耗性を持つ。吸湿性が高く、プリントには乾燥が必要。
  • 価格: 高価。1kgあたり5,000円〜8,000円程度。

以上を用途や特性に応じて選択する。

例えば、PLAはプロトタイプや趣味のプリントに適しており、ABSは耐久性が求められる部品に適している。また、TPUは弾力性が求められる用途に、Nylonは高強度の機械部品に適している。

１−１．３Ｄモデル作り

専用のソフトウェア（CADソフトウェア）を使用して設計。

モデリングのコツ

サポート（材）の付け方

Blenderのモデルを3Dプリンターで出力する方法｜注意点＆おすすめプリンター – Render Pool(レンダープール)

https://jp.renderpool.net/blog/blender-for-3d-printer

オーバーハングの対処

オーバーハング（Overhang）とは？綺麗に仕上げるコツ│3Dプリンター IT CUBE

https://tenagle.com/overhang/

参考

【初心者向け】世界一やさしいBlender入門！使い方＆導入〜画像作成までを徹底解説【3.6対応】

１−２．スライサー処理

3Dプリンタ用 スライサーソフト 「Ultimaker Cura」 が進化した！ | 趣味の自作模型飛行機

３Ｄモデルが完成した後に行う。３Ｄモデルを層状に分解し、３Ｄプリンタが理解できる形式に変換する工程。専用のスライサーソフトウェアを使用する。

  • フィラメントの種類
  • プリント速度
  • サポートの種類
  • ラフト、スカート、ブリムなどの有無と設定
  • 各充填率

などの設定を行う。

3Dプリンタの設定を追い込む!!　スライサーの役割と基本項目を学ぶ｜MONOist

参考

ラフト、スカートとは？│3Dプリンター IT CUBE

ラフト、スカートとは？
FDM方式の3Dプリンターでは、ラフト・スカートという機能があります。ラフトとは？スカートとは？どのような意味なのかをまとめています。またメリット・デメリット、剥がせないなどの成功例・失敗例もご紹介致します。
tenagle.com

ブリム(BRIM)とは？ 効果・メリット・デメリットのまとめ│3Dプリンター IT CUBE

ブリム(BRIM)とは？ 効果・メリット・デメリットのまとめ
FDM方式の3Dプリンターでは、ブリム（BRIM）という基本的な機能があります。ブリムとはどのような機能かを解説しています。役割やメリットなどもまとめています。
tenagle.com

１−３．プリント

３Ｄプリンタにデータを送信し、プリントを開始する。プリントには時間がかかることが多い。作るものの大きさ、充填率などにもよるが、完成品が出力されるまでに数時間〜数十時間かかることも。

プリント中は状態を確認し、問題が発生しないように注意すること。

よくある失敗と防止策

3Dプリンター出力のよくある失敗｜解決方法を解説 – 3D造形を学ぶ｜DDD FACTORY®

3Dプリンター出力のよくある失敗｜解決方法を解説 - DDD FACTORY
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設定・プリンタ能力の確認（ベンチマーク）

3Dプリンタのベンチマークに使う船の模型 | 3Dエンジン

3Dプリンタのベンチマークに使う船の模型
2015年から3Dプリンタのベンチマークとして使われている「船・ボート」の模型をご存知でしょうか？複数の3Dプリンタの精度の高さを比べる時に便利なので紹介しましょう。
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３Ｄプリンタ活用

活用のポイント

３Dプリンタで製作する⾃助具とその可能性について

https://www.techno-aids.or.jp/needsmatch/file04/2022-tky15.pdf

３Ｄプリンターで自助具 – 全日本民医連

３Ｄプリンターで自助具 – 全日本民医連
www.min-iren.gr.jp

3Dプリンタで作る自助具 | 福祉機器開発室

http://www.rehab.go.jp/ri/kaihatsu/suzurikawa/pdf/jijogu_WS_pamphlet.pdf

現場で活かす３Ｄプリンタ｜リハビリテーション・エンジニアリング Vol.35 No.2,(2020)

https://dochub.com/eri-srv250/pqb0g5YRqvZWqZkKJ2nx67/pdf-pdf
dochub.com

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