最終更新: 2017/11/12(Sun)12:05

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3Dプリンター / 3Dスキャナーも -kyu-

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201711/1212:05

Z周期縞対策

11月11日は「独身の日」です。静観するつもりがまんまとハマって、AliExpress で色々買ってしまいましたよ。到着したらレビューする予定です。乞うご期待。

さて、またしても自作3Dプリンタの話題です。

Z軸に使用している M8 の寸切りボルト由来と思われる 1.25mm ピッチの積層縞の対策をしていきます。

調べてみたら、今時のマシンは送りネジ ( Lead Screw ) を使うのが主流のよう。従来のものはいわゆる三角ねじでしたが、台形ねじを使うのがトレンドみたいです。三角とか台形とかはネジ山の断面の形状のことで、締結用の普通のネジは三角ねじです。

送り機構に使われるネジ軸としては、三角ねじ台形ねじの他にボールねじというものもありまして、本業ではもっぱらそっちを使ってます。摺動面に無限循環する小径ボール ( 鋼球 ) が組み込まれていて、与圧をかけても滑らかに動きます。効率も 98% くらいで非常に高いです。もちろん精度もお値段も高いです。

で、ボールねじに慣れている身としては「え、台形ねじ?」みたいな感じ。なんといっても効率が悪い。リード角と摩擦係数から導き出せますが、とある資料には 24% なんて数字もあります。
でもよくよく考えてみると、現状三角ねじで動いているものを置き換えるのだから、台形ねじで問題ないんですね。三角ねじのほうが断然効率は悪いのだから。

AliExpress などで販売されている 3D プリンタ用送りネジのほとんどは「Tr8×8」という規格です。外径 8mm リード 8mm です。4条ねじでピッチは 2mm。不思議なことに JIS にも ANSI にも該当する規格はありません。どこぞのメーカーの独自規格と思われますが、それにしてはずいぶん普及してますけどね。あ、もしかしたら GB 規格かも。調べてませんが。

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201710/1122:51

AVRマイコンをすげ替える

SD Ramps を有効にした Marlin がプログラム領域が足りないエラーでインストールできなかった話の続きです。

★Atmega1284P-AU
いろいろつぶやいてましたが、結局買ってしまいましたよ、Atmega1284P-AU。送料込み $4.56 でした。
Arduino Mega2560 と RAMPS1.4 で電装をすべて入れ替えるのもアリですが、既存のハーネスを作り直すのが地味に面倒。加えてなにげに GEN6 にも愛着が湧いてきたもので。どんなにいじっても主流には勝てはしないんですけどね。

実は QFP (Quad Flat Package) の取り外し、取り付けはやったことがありません。無理をすると基板のパッドをやっつけそうです。やり方を模索。一番参考になったのがこちら。

ハンダゴテだけで面実装ICを外す方法 | アナログ電子回路コミュニティ | EDN Japan BBS

治具をつくって四辺を同時に加熱するんですね。なるほど。

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201709/2423:04

ダンマリ停止

自作3Dプリンタ、ひとまず実用に供しておりますがいくつか問題があります。その中で一番困っているのがダンマリ停止。

一番最初のテストプリントからそうでしたが、開始時は順調なのにしばらくするとエラー表示もなくだまって停止していることがままあります。前の Prusa Mendel ではこんなこと一度もありませんでした。

発生タイミングは完全にランダム。いつ起きるか全くわかりません。同じGコードを流してもダメなこともあればうまく行くこともあります。停止している状態も、ステッピングモータが励磁したままのこともあればそうでないこともあり。

小物なら出力し直せばいいんですが、9時間かかるものを出力していてあと1時間ってところで止まっちゃうと結構寂しい。フィラメントも無駄に消費してしまうしそもそも時間がもったいないので、そろそろ本腰入れて対策したいところ。

Pronterface にはプリンタとの通信をモニタする機能があります。PCから送信したコマンド、PCが受け取ったデータがコンソールに表示されます。
これを有効にして観察したところ、停止時にはプリンタからの返事が返ってきていないことがわかりました。Pronterface 側としては、完了の返事がないので次のGコードを送れないと。
怪しいのは通信周りすなわち USB ということになりそうです。

Prusa Mendel を今の自作機に改造する際、電気周りでいじったところといえば、各部配線を短く切り整理してアルミフレームに沿わせて固定したくらい。あとは床置きだった基板をフレームに固定したことでしょうか。

クロストークは考えにくいです。入力は各エンドストップとサーミスタのみで、高周波ノイズが乗ったとしても大した影響はないでしょう。ステッピングモータはオープンループ制御なので出力しっぱなしのいわゆる「だろう」運転。エンコーダなどの戻り値はありません。

まずはお手軽にUSBケーブルを別のものに交換。結果変わらず。

通信速度を変更してみようとしましたがイマイチやり方がわからず棚上げ。何気に面倒です。

じゃ USB 使わずにプリントすればいいじゃない。
ということで SD カードスロットを装備することを目指すことにしました。ちょっと飛躍しすぎかなwww

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201709/0422:16

3Dプリンタをつくる(4)

前回で一応の完成を見た自作3Dプリンタ、ひとまずテストプリントをしてみました。
Test your 3D printer! by ctrlV という、この道では有名なテストパターンです。ブリッジや逆テーパー、スリット、細かい文字、球体、四角錐などの、なかなか難易度の高いパターンが一堂に会したモデルです。

前の Prusa Mendel で出力した結果がこちら。

★Prusa Mendel でのテストプリント
スライサが Sric3r でフィラメントが ABS ってことだけは間違いないんですが、その他の条件を一切忘れてしまいました。2016年11月23日に出力したみたいです。ヒーテッドベッドを装備した直後なので、 0.2mm ノズル、0.1mm ピッチで積層と思われます。

で、今回の自作機での出力結果がこちら。

★自作機でのプリント結果
出力途中で止まってました。ノズルもヒーテッドベッドも温度維持したまま。Printrun の画面にエラーなし、原因不明。PCの問題か?
それはそれとして、重大問題が発覚。

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201708/2922:23

3Dプリンタをつくる(3)

ガイド張りが完了したので引き続き駆動系を組み立てていきます。

モータ、カップリング、ベルト、プーリなど、主要な駆動部品は全て元の Prusa Mendel から流用。ベルトとプーリはもともとついていた0.2インチ (5.08mm) ピッチの XL を 2GT に換装していますのでそれを。
取り回しを単純化したおかげで、ベルトはだいぶ短くできました。動性能的には良い方向のはず。

★Xベルトテンショナ ★Yベルトテンショナ ★Xベルトクランプ
今回ちょっと工夫したのはベルトクランプとテンショナ。
ベルトの歯と同じピッチで凸凹を付けて、噛み合わせて固定するようにしました。従来品はのっぺらぼうのアクリル板で挟んでいたので、知らない間に滑ってベルトがたるんたるんになってたんですわ。
2mmピッチ、歯高さ0.75mmの凸凹がうまくプリントできるのか、強度は大丈夫かと心配してましたが、全く問題ないですね。

テンショナとクランプを兼用するのもやめて完全に独立させました。2つの部品をニコイチにするのはコストダウンの常道ですが、概してうまくいかないんですよね。
これでテンション調整時に手が入らなくてイライラすることもなくなります。

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201708/2423:45

3Dプリンタをつくる(2)

その後スケッチの拘束とアセンブリに四苦八苦しながら設計を進めました。

だいぶ慣れましたが、いまだに戸惑うのがスケッチ。Fusion スリーシックスティーはオートデスクの製品なので、スケッチの操作は AutoCAD に似ていると聞きます。

過去に本業で触ってきた CAD は、まず縦横の無限直線を描いて、それをオフセットしたものを基準にして作図し、トリムや延長で形をつくっていくものがほとんどでしたね。ME10とか CAD Super SX とか ICAD とか。AutoCAD もかじったことはありますが、オートデスク式の作図方法にどうにも馴染めなくて投げ出してしまったという暗い過去があります。

背景にひいてある方眼紙を基準に「大体の」絵を描いて、後から拘束をつけて形を整えていくっていうのがこの Fusion360 のスタイルなのだと理解しました。グリッドを基準にするというのは、ズレや端数で後になって困るので意図的に避けてきた書き方だし、まして大まかな絵を描くなんてのは完全にご法度だったんですよね~。染み付いた習慣を変えるのはなかなか骨が折れます。

さて、そんなこんなで出来上がった 3D モデル。ひとまず見ていただきましょうか。
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Z軸のガイドの配置が俗に言う「地獄使い」なんですよね。基準面が対向していて、調整で平行出しができないガイドの張り方をこう呼んでました。
最近の人はあまりこういう表現使わないんでしょうか。

すべてが加工精度に依存していて調整が効かないため、まっとうな装置モノの場合はできるだけ避けたほうがよいとされています。
まあ今回の場合は、フレームそのものが組み立て式のアルミプロファイルなので、なんとでもなるだろうと。

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201708/0222:48

3Dプリンタをつくる(1)

ちょっと前の話です。うちの3Dプリンタ、深刻なノズルづまりで造形失敗が多発した時期がありました。

開始直後しばらくは調子よく積み上げていくのに、30分くらい経つと全然射出できなくなる。温度とかパラメータをいろいろ振っても改善されず。ほとほと困ってました。

結果的には、ヒートブレイク内に入っているテフロンチューブの劣化変形が原因で、交換したらあっさり治ったわけですが、そこに至るまで何度も何度も分解清掃と再組立を繰り返す羽目に陥りました。
ちなみに交換品はこれ。1mで68円。

うちの3Dプリンタは 3D Stuff Maker というところのキット品 Prusa でして、エクストルーダはホブドボルトをアクリル板フレームで囲ったボーデンタイプ、ホットエンドは V3、フィラメントは PLA 3mm という、今となってはかなり古い設計のものでした。

エクストルーダを MK8 のダイレクトに、ホットエンドを E3D V6 に置き換える改造をしてそこそこ使える状態にしていますが、既存の駆動系に自作接続部品を使ってそれらを無理やり載せているためメンテナンス性は最悪です。たかがノズルづまりの解消のために、それこそかなり深いところまでバラさないとなりません。

で、思ったわけです。根本から作り直してしまおうと。

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201704/1322:28

ホットエンドの温度が上がらない

Prusa でトラブル発生です。ホットエンドの温度が上がらなくなってしまいました。
一時間くらいかかる出力をしていたところ、50分くらい経過したところで温度維持ができなくなり、出力途中で停止です。
出力前、ヒーテッドベッドとホットエンドの加温をしていたときにも、設定温度に到達せずにエラー頻発してまして、事前に PID調整もやり直して挑みましたが、まさか途中で止まっちゃうとはねぇ。

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