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【家庭用3Dプリンターでロボット相撲を作る】どんな3Dプリンターをつかう？

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ロボット相撲を作るにあたって、使用する3Dプリンターを決めないと設計できませんので、まずは3Dプリンターを選定します。

3Dプリンターの造形方式

3Dプリンターは造形方式によっていろいろな種類があります。
粉末をレーザーで焼き固めたり、材料をノズルで積層したり、光硬化性樹脂をレーザーで固めたりと数多くの方式があるので迷いそうですが、産業用ではなく、ご家庭で使える3Dプリンターとなると、次の2つの方式が一般的です。

光造形方式

光硬化性の樹脂をレーザーで硬化させて積層する方式です。
積層が細かく、複雑な形状が再現できるので、フィギュアや模型などに多く使われます。造形後に反ったり収縮が起こるので、曲面で構成されたデザイン向きで、平板のような機械部品には不向きな場合が多いです。また、硬く割れやすい材料が多いです。（高強度や、やわらかいものもあります）
扱いは少し難しく、科学の実験みたいな感じになります。
光造形方式の大まかな流れは以下

  1. 3Dプリンターに液体の樹脂（レジン）を補充する

  2. 造形を行う

  3. プリンターから造形物を取り外す

  4. アルコールで造形物の洗浄を行う（未硬化レジンの除去）

  5. 紫外線ライトを当てて2次硬化を行う

  6. サポート材を除去する

  7. 表面を研磨する

熱溶解積層方式

熱で溶かした樹脂をノズルで積層する方式です。
基本的に積層は荒く、細かい形状は苦手ですが、扱いが簡単で実用強度を持った部品を作ることが出来ます。
ハイエンドな機種はエンジニアリングプラスチックを使えるので、製造現場の治具製作などにも使用されています。
強度のある機械部品をご家庭で作りたいならば、これ一択です。
ということで、ロボット相撲の作成には熱溶解積層方式の3Dプリンターを使用します。
熱溶解積層方式の大まかな流れは以下

  1. 材料（フィラメント）をセットする

  2. 造形する

  3. プリンターから造形物を取り外す

  4. サポート材を除去する

フィラメントの種類

造形方式に続いて、使用するフィラメント（材料）を決めます。
熱溶解積層方式では［PLA］と［ABS］が多く使われています。

PLAフィラメント

低温で溶融して熱収縮も少ないので、造形しやすいフィラメントです。
熱溶解積層方式で低価格帯の3Dプリンターはこのフィラメントのみをサポートしている場合が多いです。
印刷時の反りが少なく扱いやすいフィラメントなのですが、高温に弱く60℃くらいで軟化がはじまるので、発熱するロボット相撲のモーター周りには使えません。また、硬く衝撃によって割れる場合があるので、激しいぶつかり合いが特徴のロボット相撲との相性はよくないです。

ABSフィラメント

機械的特性に優れたフィラメントですが、熱収縮が大きく反りやすいので、専用の構造を持つ3Dプリンターを使わないと、まともに造形できないフィラメントです。また、溶融すると体に悪い香りがするので換気は必須です。
中程度の価格帯の3Dプリンターから対応していることが多いです。
ABSフィラメント対応の3Dプリンターは、ヒートベッドと呼ばれる100℃程に加熱できる造形台と、エンクロージャーと呼ばる印刷エリアを覆う保温カバーを備えている場合が多いです。これらがないと反りが酷くて造形が大変です。
このフィラメントをロボット相撲のボディーの造形に使います。

PAフィラメント

ポリアミド（ナイロン）のフィラメントです。
高強度で強靭なフィラメントですが、吸湿性が高く、乾燥状態と吸湿状態で特性が全く異なるフィラメントです。耐摩耗性が高く摩擦係数も低いので摺動部品や歯車として使ったり、靭性を活かして変形を伴う部品に使うことが多いです。
高価格帯の3Dプリンターが対応しているエンジニアリングプラスチックのフィラメントですが、ABSフィラメント対応の3Dプリンターが造形できるように調整されたフィラメントもありますので、ご家庭でも使えます。
ロボット相撲の歯車やホイールに、このフィラメントを使います。

今回使う3Dプリンターの条件

  • 熱溶解積層方式（FDM方式・FFF方式）

  • ABSフィラメント対応（ヒートベッドあり、エンクロージャーあり）

  • 造形エリア　200×200×200（mm）以上※

※ロボット相撲の縦横サイズが200×200（mm）の為

今回使う3Dプリンター

AFINIA H+1（UP300）という3Dプリンターを使います。
オーバースペック気味ですが、ご家庭で運用可能な機種になります。

  • 造形エリア［255 x 205 x 225mm］

  • 対応フィラメント［ABS, PLA, TPU, PC, PETG, Flexible Filament、Carbon、Nylon、その他1.75mmフィラメント］

  • 本体サイズ［460 x 500 x 523mm］

  • 重量30Kg

  • AC100V／220W

以上


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