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A Handbook of the Design Modeling for 3D Printing
3Dプリンティングのためのデザイン3Dモデリング入門

グラフィックス・リテラシ−教育:
 「図学 II ・図形情報 II 」科目 修了後のコースウェア

福岡大学工学部図学教室   梶山 喜一郎


SketchUpで3Dプリント 拡大
「図学I・図形情報I」授業科目で手書きで立体を表現する基礎理論と技術を学び, 「図学II・図形情報II」授業科目で「コンピュータの中に形を作り出すこと,作りだした形を記録する」する知識もスキルも体験した. さらにここで,「図・図形から,さわれる図形である実物模型を自動的に製作する一連の長い過程」に興味を持ち,関連する知識とスキルを学んでもらいたい. 大学生だけでなく,中学生・高校生も,この世界を体験してほしい.
    目次
  1. 部  はじめに
    3Dプリンティングとは?工作機械である3Dプリンターを使って立体模型を製作するための必要な基礎知識は使えるように学ばなければならない.
    3Dプリンターがおこなう機械的・積層造形処理だけでなく,あなたが行うデジタル・データの処理が必要である.
  2. 部  立体をデザイン・3Dモデリング
    3Dプリンティングできる3Dモデルを,3DCADで作成する. 次に,3DCADの3Dモデルを,3Dプリンターの入力形式であるSTLファイル形式に自動変換する.
    モデリングとこの自動変換は完璧でないので,STLモデルの立体形状をビューワ・チェッカで観察修正改良する.
  3. 部  3Dプリンティングの前処理
    改良したSTLモデルを元に,3Dプリンターが実際に使用するツールパスをCAMソフトにより自動的に「Gコード・ファイル」に変換する.
    ただしこのソフトも完璧でないので,ビューワで造形のシミュレーションを行い,問題点を見つけ修正する.
  4. 部  3Dプリンターによる造形過程 と 工具を使った模型の後処理
    改良したGコードはCNC工作機械を操作し模型を作成する.工具を使って模型の後処理を行い,完成させる.
    教科書や商品のパンフレットがしゃべるようには,うまくいかないのがあたりまえ.webのユーザー体験記を観察し,学生・技術者は我が振りを直す.

I 部 はじめに --> 受講生は,ここを読んで, 「3Dプリンティングの全体像」 をゆっくりとうっすらとつかむ

1. 3Dプリンティングとは? -----> web
学習
  1. スタートレックのレプリケータ / Replicator (Star Trek)
  2. 米国の3Dプリンティング動向のスピーチをリスニング
  3. 3Dプリンターで,こんな物ができたニュース
  4. 3Dプリンターは「造形できる機械」である
2. 工作機械である3Dプリンターを使って立体模型を製作するための必要な基礎知識がある. -----> wikipediaでコピペ学習
  1. 製作過程で外国製のソフトウェアを使用するので,ファイル名・フォルダ名やパスには日本語を使わない.
  2. キーワード:  ラピッドプロトタイピング/ 木型(モックアップ)/ ファブラボ (Fab Lab: fabrication laboratory)/ 3Dプリンター/ 工作機械の種類と加工方法/ CAM(computer aided manufacturing)/ NC加工(Numerical Control machining)/ CNC(Computer Numerical Control)/ STLGコード/ 熱溶解積層法(FDM法/ ABS樹脂とPLA樹脂/ ブレイクアウェイ方式
  3. STLファイルからGコードを作成するCAM処理の手続きには,機械工作の知識とCNC工作機械の言語G-codeの浅い教養が必要になる.
3. 3Dプリンターがおこなう積層造形処理と,あなたが行うデジタル・データ処理の流れ
  1. 3Dプリンターの工作機械としての特徴は積層による造形(積層造形法 Additive Manufacturing)である.
    この方法は,三次元造形という複雑な立体課題を平面課題に置き換え,これを二次元で造形し積層することにより立体造形する.
    1. 立体を水平にスライスし,薄い水平横断面を作成する.この横断面を積み重ね立体形状を再構築する.このため立体の3Dデータ処理を単純な2Dデータによる造形処理と積層加工に置き換える.
    2. コンピュータ制御のCNC工作機械は,この平面図形の二次元データに基づき,連続して横断面を造形し立体図形を構築する.

  2. 3Dプリンターである工作機械は,3D-CADで作成した3Dデータが理解できない
    3Dプリンターは工作機械の動きを指示する横断面の2Dデータしか理解できないので,
    1. 3DCADデータを,単純なデータ形式の三次元のSTLファイルに一度変換し,
    2. さらに,三次元のSTLファイルをスライスし2次元データ(GCODEファイル)にする変換プロセスが必要になる.


  3. 積層造形処理を行うための3Dモデルのデーター処理の工程

    1. 4つの処理の工程

       3DCAD操作
       (SKPファイル形式)
       II部 A参照
      --->  STLデータ変換操作
       (STLファイル形式)
       II部 B・C参照
       --->  CAM操作
       (GCODEファイル形式)
       III部 参照
      --->  3Dプリンター操作

       IV 部参照

    2. データー処理の工程で連携して使用するオープンソース・フリーのソフトウェア群に感謝 ( これらはwindows7/8かXPで使用できた )


    3. 確認と注意

      ・ 処理過程で外国製のソフトウェアを使用するので,「ファイル名やフォルダ名」には日本語を使わない.

      ・ 学内のうっかり八兵衛達はこのミスを繰り返している.


  4. こんなことができる:熱溶解積層法の製作事例とデータ処理
      1. 直径100mmX高さ100mmX厚み5mmのカップ  2. Vブロックで3Dプリンティング学習  3. 建築:教会堂(聖堂)で3Dプリンティング学習
      4. 土木:側溝で3Dプリンティング学習  5. スキャンデータのスタンフォードのラビット  6. スキャンデータのリンカーンのマスク Lincoln Life Mask (Vaulk)

    データ処理の手続きは加工法・材料・機種により若干の違いがある.  --> web学習
    1. パーソナルな「熱溶解積層法」   ・機種Solidoodle2 ・福岡県産機種Blade-1 (1) / (2)
    2. パーソナルな「粉末積層法編」   ・高級機種ZPrinter -youtube ・ZPrinter -zcorp
    3. パーソナルな「光造形積層法編」   ・プロジェクション方式高級機種 かわいいドールを作成 -culture japan(2013/02)
    4. パーソナルな「CNCフライス」   ・機種DesKAM2000
II 部 立体をデザイン・3Dモデリング --> 3Dプリンターが理解できる立体の「STLファイル」をCAD/CGで作成する
    3DプリンターであるCNC工作機械の特徴は,二次元の平面造形を行い,これを一枚ずつ積層し三次元の造形を行う.
    この工作機械は機械の動きを指示する二次元データしか理解できない.3DプリンターはCADの三次元データを直接理解できない.

    3DCADデータの構造は,3DCADのメーカーごとに勝手に異なり,さらに,3Dプリンターはこれらの多彩な3DCADデータを直接を理解できない.
    このため,3Dプリンターは三次元データの入力形式として,単純なデータ形式の「STLファイル」を標準として使用し要求する.
    1. まず,各社の3DCADデータを3Dプリンターの入力形式のSTLファイルに一度変換する過程が必要になる.この第II部
    2. さらに三次元のSTLファイルをCNC工作機械の作業手順である二次元データ(GCODEファイル)に変換する過程が必要になる.第III部
A. 3Dプリンティングできる3Dモデルを,3DCADで作成する
  1. 「デザイン・モデリングの基礎知識」の復習 
    知識やスキルは使用するから学ぶ.授業でもらう単位と引き換えに学んだ知識を教室に置いてこない.
    そこで一度「図学・図形情報・建築CAD・建設CAD」科目で学んだことは,

    1. 多面体の定義/  座標系の定義/  CAD/CGの形状モデリング/  CAD/CGの画面表示と投影法

    2. SketchUpによるデザイン3Dモデリングの復習
      1. 事例 立体文字・ロゴ/ マグカップ/ 教会堂(聖堂) の3Dモデリング体験学習
      2. 事例 だまし絵/ 建築モデリング プロジェクト

      3. 初級編(3DCADによるものの形のモデリング入門)/ 中級編(技術者のための3DCADによる設計製図) を復習

  2. 3DCAD-Sketchupで3Dモデルを作成する.ただし3Dプリンティングできるモデリング(上級編)である

    1. 職人と比べ賢くない3Dプリンター(CNC工作機械)で製作できる立体形状の知識が新たに必要.
      「プリンターと呼ばれるCNC工作機械」が造形できない幾何形状や立体形状があり,そこでは3Dモデルを修正する.
      モデリングの苦労の数だけ図学の知識は深くなる.

    2. 3Dプリンティングで使用できる立体モデルは,多面体であり,厚みがあり,中身の詰まった充填型である.
      3Dプリンターは,この充填型の模型の薄皮(shell)だけを製作する.この模型の薄皮を製作するために,
      前もって,CG/CADを使用し,サーフェイスあるいはソリッドの3Dモデルを数学的に定義する.


    3. あまり教えなかった「立体の論理演算表現-モデルと交差(相貫) 」の知識とスキルを要求される.
      図形間の交差の状態と幾何データは正確にモデルで定義し3Dプリンターに伝えなければならない.

    4. 3Dプリンティングできる3Dモデルのファイル形式はSTL.
      これは知る人ぞ知るStanford Bunnyと呼ばれる3Dプリンティングできる陶器の置物の3Dモデルである.-Wikipedia
      3Dモデルは3Dプリンターに図形情報を伝えるために,STLファイル形式で記述する.



      CG表現と三角形メッシュのSTL表現

      左図のCGによる画像表現は陶器のウサギをなめらかな曲面で表現している. これに対し, ウサギの曲面は右図では全てSTLの三角形メッシュの平面図形で覆いつくしている. ウサギのデータ表現は工作機械にわかる単純な幾何学で定義する.

      3Dプリンティングのモデリングは,画像表現を目標とするモデリングと異なり, CNC工作機械の3Dプリンターに正確に図形情報を伝え造形させることを目標とする.

      面倒だけど,これらの知識とスキルが3Dプリンティングのモデリングに要求される.

    5. 作成した3Dモデルの観察手順と3Dプリンティングのためのデータチェックと修正内容

      1. 3Dモデルの頂点・稜線の重複処理はCADで済ませておく.

      2. 3Dモデルは全て面(平面か曲面)でおおう.欠落した表面がないように.

      3. 3Dモデルをおおう面の表裏は表面だけで統一する.

      4. 3Dモデルで重複した面は一つに整理する.

      5. 3Dモデルの相貫線は幾何データで定義する.

      6. 3Dモデルの内部に相貫線を含まない.

      7. 3Dプリンターの機種によって加工できない大きさの図形がある.1mm以下の大きさを持つ図形は注意する.
B. 3DCADの3Dモデルを,3Dプリンターの入力形式である,STLファイル形式に自動変換する



    三角形メッシュで覆われた立体と
    Sketchup操作画面

    a triangule meshe and normal vector 三角形メッシュと法線ベクトル

    • 図aの3つの頂点(vertex)を持つ多角形(polygon)は,必ず平面となる.
    • 図aの反時計回りの順で頂点番号を持つ面(face 面分)を表と定義する.
      図bの時計回りの順で頂点番号を持つ面を裏にする.
      Sketchupは裏面を少し濃く表現する.
      表面に垂直に法線を立てる.
    • この三角形の平面で立体を覆って表現したのがStereolithograph(STL)
  1. STLファイルとは

    ・STLファィルによる立体表現は,立体の表面を多数の三角形メッシュ(三角形のポリゴン)で覆ったもので,

     この三角形は,3頂点の座標(x,y,z)と三角面の法線の向きでデータを構成する.

    ・データの形式にはASCII形式とバイナリ形式があり,バイナリ形式の方がデータ容量が小さい.

    ・授業ではデータの内容が確認できるASCII形式で課題を進める.


    STLファイル    -百科事典ウィキペディア

  2. CADの3Dモデルに対し,3Dプリンターが好むSTLファイル形式に自動変換する作業が必要である.

    ・3Dプリンターは,立体を三角形メッシュで覆ったSTLファイル形式で定義し記録した3Dモデルを入力データに使用する.

    ・STLは3D Systems社が開発した,3Dプリンタやラピッドプロトタイピングで標準となりつつあるファイル形式である.


  3. Sketchup で使用する自動・STL変換ソフトウェア(プラグイン) -- 次のどれか一つを使用する.

    1. 自動・STL変換ソフトウェアは,立体形状により,3Dプリンターのための変換を失敗することがある.

      必ず,忘れずに,変換したSTLファイルを「STLファイル・ビューワ・チェッカ」で検査する.-->次章に進む


    2. 推薦 プラグインsu2stl.rbsを使用し,STLファイル(ASCII)を作成する.-->操作マニュアルに進む

    3. プラグインstl_importexport.rbを使用し,STLファイル(バイナリ・ASCII)を作成する.-->操作マニュアルに進む

    4. プラグインskp_to_dxf.rbを使用し,STLファイル(バイナリ・ASCII)を作成する.-->操作マニュアルに進む
C. STLファイル・ビューワ・チェッカによる,STLファイル形式で作成したモデルの立体形状のチェックと修正


    三角形メッシュで作成したモデルのエラーチェック
    netfabb Studio Basicの操作画面
    • STLファイル形式の自動変換が,何時も,うまくいくとは限らない.

    • 何せ,人間が作ったソフトウェアですから.特に曲面を持つ図形には注意する.

    • ここでは,STLファイルを視覚化し,立体モデルをチェックし,

      これを,「3DプリンティングできるSTL立体モデル」に修正する.


    • 3D CADで変換・作成したSTLファイルを,STLチェッカに読み込み,

      STLでの立体形状を視覚化し観察する.

    • STLで作成したモデルをなめるように観察し,問題があれば修正する.

    • STL・チェッカで修正できなければ3D CADに戻りモデルを修正する.

    • 修正したファイルは,忘れずに,必ず保存する.
  1. 3DプリンティングできるSTLファイル形式の立体モデルでなければならない.

    1. STLモデルの観察手順とデータチェック・修正内容 -->操作マニュアルに進む

      1. 立体の表面を覆う三角形メッシュの一部に穴があき,開いたエッジがあれば,平面で閉じて修正する.

        あるいは,三角形メッシュで,立体の表面がつながっていないならば,ふさぐ.

      2. 立体の表面に,複数の三角形メッシュが重なっているならば,重ならないように修正する.

      3. 三角形メッシュで覆われた立体の内部に三角形メッシュがあれば,これを削除する.

      4. 三角形メッシュの表裏(三角面の法線の向き)が統一されていなければ,これらを全て表側に修正する.

      5. これらは,善きSTLチェッカーが指摘する.このソフトウェアで修正保存ができなければ,3DCADに戻り修正する.

    2. 参考資料
      1. CADプログラムからSTLを出力する際の注意点
      2. 3Dデータのファイル形式(拡張子)とエラー
      3. (STL Check)モディファイヤ- 3ds MAX

  2. 「STLビューワ・チェッカ」ソフトウェア -- 作成したSTLファイルは,次の3種類の無償版ソフトウェアでそれぞれチェックする.

    1. 仕事で使うなら有償版が効率的である.

    2. 推薦 netfabb社の簡単エラー・チェックと修正ができる netfabb Studio Basic -->操作マニュアルに進む

    3. 推薦 netfabb社のオンラインでthe Microsoft 3D Model Repair service -->操作マニュアルに進む Microsoft Accountでサインイン

    4. Materialise社の簡単エラー・チェックができる MiniMagics -->操作マニュアルに進む

    5. 3D Systems社の簡単エラー・チェックができる Geomagic Verify Viewer -->操作マニュアルに進む

    6. [終了]3D Systems社の詳細エラー・チェックと修正ができる Geomagic XOM -->操作マニュアルに進む

  3. 便利で高度な「STLモデル編集」ソフトウェア -- STLモデルの自動チェック機能はないが,モデルの編集が便利.

    1. AutoCAD社の高度な編集ができるMeshmixer -->操作マニュアルに進む

    2. VCGLib社の高度な編集ができるMeshLab -->操作マニュアルに進む -巨大なSTLモデルの三角形メッシュの総数を減らす-
D. 3Dプリントできる上級編3Dモデリングの気づかいをここでイメージ学習・事例学習

  1. 上級編での注意点

    1. 厚みのない平面図形・立体図形はプリントできない.

    2. 立体の表面を全て表側で統一しないとプリントできない.
           ・3Dモデリングした立体の表面には表と裏がある.
           ・立体の表面を表側で統一しないと,どうなる.

    3. プリントできない交差する2つの立体
           ・交差する2個の立方体を事例に検討
           ・交差する2個の球体を事例に検討

    4. 立体の内部に立体を含むとプリントできない.

    5. 円と正方形の造形できない大きさ(機種Replicator 2X)

    6. CAMは,プリントできないツールパス(工具経路)を計画することがよくある.
           ・プリントできない立方体と造形台の上の配置
           ・プリントできないハイヒール

    7. ABS樹脂の熱収縮による反り・変形と対策: Helper Disksの使用

  2. デザイン・3Dモデリングとプリント
    1. 事例 プラトン図形で3Dプリンティング学習
    2. 事例 立体のフレーム表現
           ・フレームで作った立方体で3Dプリンティング学習
           ・フレームで作った正20面体で3Dプリンティング学習
    3. 事例 立体文字・ロゴで3Dプリンティング学習   FU sketchupで KJ
    4. 事例 2つの重なった茶筒で3Dプリンティング学習
    5. 事例 マグカップで3Dプリンティング学習
    6. 事例 教会堂(聖堂)で3Dプリンティング学習
    7. 事例 Vブロックで3Dプリンティング学習
    8. 事例 側溝標準図で3Dプリンティング学習

  3. スキャンした公開データを3Dプリント
    1. 事例 Stanford大学のスタンフォードうさぎ
    2. 事例 スミソニアン博物館のリンカーンのマスク Life Mask (Volk)
    3. 事例 スミソニアン博物館のリンカーンのマスク Life Mask (Mills)
    4. 事例 Artec Group社のHigh Heels

  4. モデリングした公開データを3Dプリント
    1. 事例 NASAの宇宙服 Mark III Spacesuit
    2. 事例 Hondaのコンセプトカー NSX Concept,2013

  5. スクリプト言語で3Dプリント




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E. 3D printingは,出力サービス会社に安く外注か,手間をかける自作か.さらには,データの機密保全も考慮に入れる.

  1. ここまでチェックしたSTLファイルを外部の国内メーカに送り,高精度な業務用プリンターで造形する.
    ・ 3Dプリンタ出力サービス(2013/10) [ digimode.jpgraphic.jpDMM.comkinkos.co.jplithmatic.net(pdf) など]

  2. 近場のファブラボ(fabrication laboratory)で自作したければ会員となり,次の学習ステップに進む.
    ヨカラボ天神(2014/01-),[ZPrinter450, CubeX Duo, Cube, Object30 Proが使える ]
    ファブラボ太宰府(2014/09-),[SCOOVOR X9, BS01 PLAモデル, Scan N Cut CM110, KitMill BT200が使える ]
    ・ 博多図工室(2012/12-2015/1) [ 福岡県産の3Dプリンタ 「Blade-1」,レーザー加工機「Blaster」が使えた]

  3. 自宅や学校のパーソナルな3Dプリンターで自作したければ,次の学習ステップに進む.

III 部 3Dプリンティングの前処理 --> 3Dプリンターが使用するツールパスを「Gコード・ファイル」で記録する

F. 3Dプリンターの機種に応じたGコード・ファイルを自動作成


    MakerBot社のMakerwareの操作画面
      ここではCAMソフトウェアで,

    1. 一枚の積層(レイヤ)の厚みを決める.CADのSTLファイルで作成した3Dモデルを,この厚みで薄くスライスし再度積み重ねた,積層モデルに変換する.

    2. 作成した積層モデルの一層づつをプラスチックで造形し積み重ねるための足場となるような, 土台の有無・支持材の有無またプラスチックの壁厚・充填材密度を決定する.

    3. これらをふまえ,各層ごとに,3Dプリンターの噴出ノズルのツールパス(工具経路)と温度を指示するG-codeファイルを作成する.

    4. このようなCAMソフトウェアの数理計算に耐えうるようなSTLファイルのデータ精度と構造がデータ入力に求められている.
      ・3DプリンティングできるSTLファイルでなければならない.

  1. CNC工作機械の3Dプリンターが使用するGコード・ファイルとは.

    1. 3DプリンターのCNC工作機械は,三次元造形という複雑な立体課題を単純な平面課題の積層物に置き換えた.
      ・一般にCNC工作機械は,CADで作成した3Dデータを直接理解できない.このため,立体を二次元化する操作を行う.

    2. まず,STLファイルで記述した,三次元の立体モデルを薄く水平にスライスし,立体を二次元の横断面の積層物に置き換える.

    3. 次に,この水平横断面を一枚ずつ造形するための工作機械のツールパス(工具経路)を計算する.
      これを連続して積み重ね,ツールパスの積層物に仕上げる.

    4. この工作機械の二次元データのツールパスを,Gコードファイル形式で記録保存する. Gコードとは -wikipedia

    5. 参考資料 ・ Gコード・ファイル作成ソフトウェア-まとめ -ダ・ヴィンチの帰還


  2. 3Dプリンターのツールパス(工具経路)を計画したGコードを自動作成する手順.



    Makerware(v2)のツールパス設定画面


    (途中の断面表示)
    ビューワでツールパス表示する.
    カップの内と外の壁に挟まれた空間に満たされたハニカム状のものが,強度を増すための充填材である.


    (完成外観表示)
    赤はラフトを示す.赤の帯状のものはスカート.白い板状のものもスカート.

    1. ツールパスの設定条件を指定する.

      1. 使用する3Dプリンターの機種を指定する.

      2. 模型の精度を決める. 最初はLowレベルの精度で試作(プロトタイピング).

        積層の厚み(Layer Height)は,0.3mmで.(噴出ノズルで作る模型の積層1枚の厚みを考える) 
        壁の厚み(Number of shells) は2枚で.(模型の壁の厚さを考える)
        充填材の密度(Object Infill) は5%で.(模型の強度を保つために模型内部に設ける充填材の密度を考える)

      3. 3Dプリンターで工作するための部品を選択し模型に取り付ける.

        1. ラフト(Raft:模型に付け加える土台・建築用語ではべた基礎)の付け忘れはないか.
           ラフトが無いと造形台と模型の接着が悪くなり,途中から模型が反ったり動くことが多い.
          rafts, brimes and skertsについて. http://www.simplify3d.com

        2. プリム(Brim:模型に付け加えるオフセット状の土台)
           プリムが無いと造形台と模型の接着が悪くなり,途中から模型が反ったり動くことが多い.

        3. スカート(Skirt:樹脂がノズルから一様の太さで出てくるように模型の外周で押し出しをする)
          樹脂の温度を安定させたり,他のノズルからはみ出した樹脂が模型に付かないよう取り除くために使われる.

        4. サポート(模型の空中に浮かんだ部分を作成するための支持材)

      4. 樹脂の種類の指定.パーソナルな熱溶解積層法(FDM法)ではABS樹脂とPLA樹脂が主流.
        ABS樹脂を使用するときには,ラフト・サポート・スカートは設定することを原則とする.

    2. 模型が3Dプリンターの造形範囲に納まるように,STLモデルの縮尺と配置を決める.
      ・ 模型の三次元配置(ラフト・サポートを考慮した効率的な積層造形の向きを考えたか)

    3. これらツールパスの設定条件に基づき噴出ノズルの幾何学的な動きをCAMに自動計算させ,Gコード・ファィルを作成する.

    4. Gコードビューワで完成したツールパスをシミュレーション表示する.
      ・ 完成途中のCAMソフトウェアでは,このようなシミュレーションができないものもある.この場合はいったん次章に進む.

    5. 設計者の目で,3DプリンティングできるGコードか否かを,完成予想した外観や断面を観察し判断する.

      1. CAMソフトウェアがツールパス(工具経路)を作成しても,その様に3Dプリンターが造形できるとは限らない.ことを心に留め置く.
      2. 予想造形時間に注意を払う.CAMは印刷予想時間を多めに推理することがある.
      3. 3Dプリンターになったつもりで,積層造形ができないツールパスを排除する.
      4. 問題があればツールパスの設定条件やモデル配置を変更し,何度もGコード・ファイルを作成し観察する.

    6. 完成後の外観や断面,ラフト,サポート,充填材に問題がなければ,Gコードファイルを3Dプリンターに渡し造形を開始する.

    7. Gコードを作成する一連のCAM処理の手続きには,機械工作の知識とCNC工作機械の言語G-codeの浅い教養が必要になる.
      専門外のCAMの教養にも興味を持ってくれると私は教えるのが楽になる.

  3. [熱溶解積層法(FDM法) 編」 MakerBot社の各機種のGコードを自動的に作成するCAMソフトウエア

    1. 推薦 専用 MakerBot社のMakerBot Desktop でSTLファイルを読み込み Gコード・ファイルを作成.----->操作マニュアルに進む
      (第5世代まで windows 7/8.1/10 MacOS X)

      専用 MakerBot社の旧 Makerware でSTLファイルを読み込み Gコード・ファイルを作成.----->操作マニュアルに進む
      (旧第4世代まで windows 7/8.1 MacOS X)

    2. 汎用 Microsoft社の3D Builder でSTLファイルを読み込みGコード・ファイルを作成.-----> 8.1 用ドライバ(宇田 www.syuheiuda.com) ・3D Builder (windows 8.1/10 用)

    3. 汎用 Adobe社のPhotoshop CC でSTLファイルを読み込みGコード・ファイルを作成.-----> 3Dプリンター用ドライバ

    4. 汎用 Replicator G でSTLファイルを読み込みGコード・ファイルを作成.----->操作マニュアルに進む
      MakerBot社と RepRapプロジェクトの成果であるオープンソースのCAM.Replicator 2Xに対応していない.(windows 7/8 MacOS X)
G. Gコードファイル・ビューワによる造形のシミュレーション --> Gコードの視覚化と人間の観察による造形のチェック


    NCVCの操作画面

    • Gコード形式への自動変換が,何時も,うまくいくとは限らない.
    • 何せ,人間が作ったソフトウェアですから.

    • Gコードファイルを視覚化し,完成後のサポートやラフトの付いた,
      模型の立体形状を細かに観察し修正箇所を見つける.


    • あなたが,「3DプリンティングできるGコード」ファイルにする.

    • 噴出ノズルの幾何学的な動き「工具経路(toolpath)」, 模型の外壁(Number of shells)と充填材(Object Infill)の密度, 模型の積層(レイヤー)の厚み,Raft(ラフト・模型の土台)の状態, Suppot(サポート・模型の支持材)の状態をチェックする.

    • 問題があればモデルを修正し,再度Gコード・ファイルを作成する.
    • 問題がなければ,3Dプリンターにデータを渡す.
  1. Gコードビューワとして使用する汎用CAMソフトウェア

    完成途中のCAM ソフトウェアにはGコード・ビューワ・チェッカーが組み込まれていないものがある.

    次に紹介する別の汎用CAMソフトウェアを「Gコード・ビューワ」として利用する.

    作成したGコード・ファイルを読み込み,完成後の模型の形状を視覚化し工作できるかを観察する.

    1. 汎用 Repetier-hostでGコード・ファイルのチェックと修正.-->操作マニュアルに進む

    2. 汎用 NCVCでGコード・ファイルのチェックと修正.-->操作マニュアルに進む

    3. 汎用 NC_CorrectorでGコード・ファイルのチェックと修正.-->操作マニュアルに進む
IV 部 3Dプリンターによる造形過程 と 工具を使った模型の後処理

3Dプリンター製作途中
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3Dプリンター製作終了
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造形台から模型のラフトを剥す
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模型のラフトをスクレーパで剥す

H. GコードファイルでCNC工作機械を操作する ---> web講義ノート
  1. やってみなきゃわからない造形過程の体験と観察  -->「セールスマンが言うようにはうまくいかない」から授業が成り立つ

  2. [ Replicator 2X ] をGコード(あるいは専用3XG)ファイルで操作する 「熱溶解積層法編」
I. 工具を使って模型の後処理 -- 切り取る・お湯ですすぐ・磨く ---> web講義ノート
  1. 後処理作業の手順とチェック内容-->失敗したら,私にそれを教えてください

  2. 模型制作の参考資料

  3. 工具の知識と参考資料

J. 3Dプリンターユーザー体験記の観察 --> 学生・技術者は人の振り見て我が振り直せ
  1. 3Dプリンタ紹介 -日本バイナリー株式会社
  2. 3D Systems Cube による熱溶解積層造形法
    体験記 -ATM-factory / ・Cube体験記 / ・3Dプリンター&CubeについてのQ&A -3dprinter-shop.jp
  3. Zprinterによる粉末積層造形法 製作会社i.materialise.com+ Zprinter 高嶺の花
    ・i.materialise.comの3Dプリント日本語サイト 日本では2010年はパーソナルな市場が育たなかった. ・SketchUpの3D画像データを3DプリントするSketchUp+Zprinterで立体模型製作 pdf /SketchUpでの個人製作:入門書SketchUp用プラクイン -i.materialise製作会社

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