３Dプリンターと鉄道ジオラマ製作②
こんにちは、洛星鉄研です。
前回に引き続いて、今回も３D CADと３Dプリンターを用いたジオラマ作りの様子を紹介します。今回も最後まで読んでいただけると幸いです。
CADを使った駅舎の３Dモデル製作
CADによる駅舎のモデリング
さて、いよいよ３D CADを使用し、駅や建物のモデリングをする作業に入ります。使用する３D CADは前回説明した通り、Autodesk Fusionです。
Autodesk Fusionを起動すると、最初に上の画像のような画面が現れます。これが新規デザインを作成するときの初期画面であり、何もない空間が全方向に無限に広がっています。また、上の画像のように縦方向と横方向（X軸方向とY軸方向）に無限に広がる枡目入りの面があり、製作するときの目安となっています。
では、Autodesk Fusionを使って簡単な立体図形を作ってみようと思います。
立体図を作るには、まずいずれかの面に対する平面図を作成する必要があります。
左上の「スケッチを作成」（下画像）を押すと、縦と横、縦と高さ、横と高さの3つの平面から選択するように誘導されます。平面を選択するとスケッチモードになり、選んだ面の方向に平面図をスケッチすることができるようになります。
まずは直方体を作ってみようと思います。スケッチモードにすると、上にいくつか図形を描くためのオプションが表示されます。直方体を作りたいので、ここでは「2点指定の長方形」を選択します。
選択すると、平面上に点がプロットできるようになります。どこでもいいのでどこかに1ヵ所点をプロットし、縦横の長さを確認しながらもう1ヵ所プロットすると、縦と横の長さを指定した長方形を描くことができます。長さの指定は点を動かして調整してもできますが、2点目を指定する前にEnterキーを押すと好きな長さを入力することができます（縦の長さ・横の長さの切り替えはTabキーでできます）。
スケッチでは長方形以外にも、中心と直径を指定した円や線分を使って図形を描くことができます。また、長方形一つとっても、3点指定や中心指定でも描くことができ、スケッチする状況や用途によって使い分けることができます。
スケッチが完了したら、右上の「スケッチを終了」を押して、通常のモードに戻します。すると、作成したスケッチが選択した平面の方向に面として表示されるようになります。
ここで使用するのが、左上の「作成」の中にある「押し出し」（下画像）です。
作成したスケッチをクリックして選択した後に「押し出し」を押すと、平面の表側か裏側に矢印が表示されます。その矢印をつかんでスライドさせるか、右に表示された表から「距離」を選んで高さを入力すると、その面を底面積、指定した距離を高さとした直方体を作ることができます。
こうして直方体が完成したのですが、このCADで作れるのはもちろん直方体だけではありません。スケッチする図形を変えれば円柱や三角柱も作れますし、また同じスケッチでも、上に表示された「作成」や「修正」からオプションを選ぶことで、ありとあらゆる形を作ることができます。
例えば、先ほどスケッチした長方形に加えて線分を1本スケッチし、「作成」の「回転」を選択すると、その線分を軸とした回転体を作ることができます。
また、作成した直方体の線分を1本選択し、「修正」の「フィレット」を選択すると、指定した半径だけ角に丸みを帯びさせることができます。
このような様々なオプションを組み合わせて、駅舎の形をモデリングしていきました。そうして、完成した駅舎の３Dモデルがこちらです。
３Dプリンターでプリントしやすいように、駅舎を建物・屋根・ひさしの3つの部分に分けてモデリングしました。
駅舎の幅・奥行き・高さは、現地で計測した値をジオラマの大きさに合わせて縮小しながら指定していきました。待合室の形状も再現し、ひさしの傾斜や地面とつながったコンクリートの出っ張りなど、細部にも力を入れたつもりです。特にこだわったのは、駅舎壁面にある「立木駅」の文字です。この文字のオブジェクトはスケッチモードの「作成」にある「文字」オプションを使用しましたが、実際の「立木駅」という文字を見ると、「駅」の馬偏が点の部分を一本で表現した特殊な書体になっていることが分かります（下の写真を参照）。
スケッチモードの「文字」オプションは、パソコンに入力できる書体の一部のみに対応しているため、当然「駅」の点を一本で表した書体は存在しません。そこで、より本物の「立木駅」に近づけるため、スケッチ後に「駅」という文字の点の部分を一度消し、写真を見ながら本物に近い形を自分でスケッチして表現しました。
このようにして立木駅の３Dモデルを作成したのですが、３Dプリンターで印刷するにはもう少し下準備が必要です。モデルをいくつかに分けてモデリングしたとき、その分けた物体はそれぞれ個々のコンポーネント（ひとかたまり）となっています。このままだと、３Dプリンターではバラバラのタイミングで印刷されてしまうため、すべてのコンポーネントをひとまとめにする必要があります。
左端にあるモデル名のところを右クリックすると「すべてのコンポーネントを表示」という項目があります。これをタップすると、「原点」や「スケッチ」などと書かれた下の部分に作成したモデルのコンポーネントがすべて表示されます。このコンポーネントのうち一つに残りすべてをドラッグすることで、コンポーネントをひとまとめにすることができます。
これでやっと、３Dプリンターを使って模型を印刷する準備が整いました。
駅舎横の建物の３Dモデル製作
ここでもう一つ、３Dプリンターで作成したものを紹介します。それは、立木駅のすぐ横にある、恐らく保線作業員の詰所と思われる建物です。この建物も比較的形状がシンプルであったため、３Dプリンターで製作することにしました。
作成は駅舎と同じ手順で行いましたが、この建物は柵に囲まれて測りようがなかったため、だいたい駅舎と同じくらいと考えてほとんど概算で大きさを指定しました。また、階段や通気口など細かなオブジェクトも比較的多かったので、立木駅よりも時間がかかってしまいました。完成した３Dモデルがこちらです。
トラックのコンテナのような特殊な形状の屋根や、壁面のわずかな出っ張りなど、できる限り細部まで表現をしたつもりです。また、立木駅に比べて少しごつごつとした形をしていたため、より印刷をしやすくするために建物も部屋の部分と土台の部分の2つに分けてモデリングしました。
次回へ
さて、いよいよ３Dプリンターで印刷するために必要な３Dモデルも完成したので、印刷していきたいところなのですが、説明や紹介がかなり長くなってしまったので続きは次回に回します。
次回はモデルの印刷、そして３Dプリンターで作成した部分以外のジオラマ作成の様子を紹介したいと思います。長くなってしまいましたが、ここまで読んでくださってありがとうございました。