はじめに
前回は作成したカメラケースを紹介したので、今回は作成過程を説明します。
作成過程の説明は2回に分け、今回は3Dプリントの流れ、次回はカメラ用ケース作成過程を説明します。
目次
1. 3Dプリンターの仕組み
3Dプリントでは3Dプリンターが作成物を造形します。造形方法は複数あり、安価な家庭用3Dプリンターだと熱溶解積層法が一般的です。
Youtubeに熱溶解積層法で造形している動画があったので、紹介します
上の動画のように熱溶解積層法では溶かした材料をノズルから出力していき、その層を積み重ねることで造形します。
作成したい3Dモデルの断面図通りに3Dプリンターのノズルを動かすことで、3Dプリントを行うことが出来ます。
2. データ作成の流れ
3Dプリントを行うには3Dプリンターのノズルを断面図通りに動かす必要があるわけですが、そのためにはいくつかのデータを作る必要があります。その流れは以下の通りです。
- 3D CADで3Dモデルを作る
- 作成した3DモデルをSTLファイル（汎用的な3Dデータ）に変換する
- STLファイルをGコード（3Dプリンタを動かすためのデータ）に変換する
- Gコードを元に3Dプリンターが造形する
最初に必要となるのは造形物の3Dモデルです。これを3D CADで作ります。作り方はまた後ほど説明します。
図1 3Dモデル
3Dモデルの作成を終えたら、その3DモデルをSTLファイルという形式に変換します。
基本的に作成した3Dモデルは作成に使用した3D CADでしか開けません。そこで他のソフトなどとやり取りが出来るように、STLファイルと呼ばれる汎用的な3Dデータに変換します。こうすることで他のソフトと3Dモデルをやり取りすることが出来ます。
図2 STLファイル
上図のようにSTLファイルは物体を三角形の集合体として表現しています。この三角形の数が多ければ多いほどデータ容量は大きくなりますが、高精細なモデルとなります。
また、STLファイルの時点でSTLビューワーと呼ばれるソフトを使い、そのモデルが現実的かどうかのチェックをします。例えば、厚みが0となっている箇所はないかとか、2つの物体が重なっていないかなどのチェックです。
モデルに問題がないのであれば、STLファイルをGコードに変換します。Gコードは3Dプリンターのノズルの動きを表したデータで、変換ソフトをスライサーといいます。
Gコードは動きを表しているので、この軌跡通りに3Dプリンタのヘッドが動きます。特に図4のように真上から見ると、ノズルの動きが分かりやすいと思います。
図3 Gコードの3Dモデル
図4 Gコードの3Dモデル（真上）
あとはこのGコードを3Dプリンターに読み込まれば、造形することができます。
3Dプリントを行うためには3Dモデル・STLファイル・Gコードといった3つのデータを作成する必要がありますが、（精度を求めなければ）STLファイルやGコードは変換することで作成できます。ですので、3Dプリントを行うために作成するメインのデータは3Dモデルです。
3. 3Dモデルの作り方
3Dモデルを作成するための3D CADは多数ありますが、私はAUTODESK社の123D Designを使いました。
Autodesk社 123D Design
この3D CADは無償で使うことが出来ます。また、私はDMM.makeのサイトに使い方の動画が掲載されています。
この記事でも3Dモデルの作成方法を簡単に説明しますが、詳細な使い方はDMM.makeの方を参考にしてください。
DMM.make 動画でマスターする、3Dデータのつくり方 3D CADコース
123D Designでは平面図を書き、その平面図を立体にし、それらの立体を組み合わせる、という行程を繰り返して3Dモデルを作成します。
まずスケッチと呼ばれる平面図を書きます。
図5 スケッチの作成
図6 完成したスケッチ
次にそのスケッチに対して押し出しという操作を行って立体にします。
図7 押し出しの様子
押し出しでは立体を作るだけでなく、削除することも出来ます。
図8 押し出しによる削除
このように123D Designではスケッチで図形を書き、そのスケッチを押しだしで立体にして3Dモデルを作っていきます。
ここでは説明しませんが、押し出しを高さ方向だけでなく回転方向に押し出したり、立体の角を丸くする面取りしたり、他にも様々な操作があります。
まとめ
今回は簡単にですが、3Dプリントを行うために必要なデータについてと、3Dモデルを作成する方法について説明しました。
次回は実際にカメラケースを作成した過程などについて説明します。
参考資料
- "３Dプリンターの原理（個人向け）". MONOWEB：. http://d-engineer.com/3dprint/3dprintergenri1.html, (参照日：2016-12-13)
- "ここから始める、3Dプリンタ＆モデリング基礎知識". Impress Watch：. http://akiba-pc.watch.impress.co.jp/docs/column/3dpcontest/620205.html, (参照日：2016-12-13)
- "3Dプリンターの基礎". MONOWEB：. http://d-engineer.com/3dprint/3dprintergenri1.html, (参照日：2016-12-13)
