PETGフィラメント製ロボット骨格に色を塗ってみた

前回の投稿後、麦茶さんのツィートで連続印刷という機能があることを知り試してみました。

https://twitter.com/darkmatter159/status/1274682952186621954

連続印刷をオンにすると読みこんだSTLファイルごとに順に出力を行ってくれるので造形の品質が安定します。前に出力した造形物と印刷ヘッドの動きが干渉すると出力できないのであまり背の高いモデルは出力できません(スライスの時点で拒否される)が、長時間かけて出力してみた結果が造形物がゆがんでいたりくずれてしまったりということが無いのでストレス無く作業することができます。

連続印刷の指定

モデルは少し変えて関節部は全てスナップフィットで組立てられるようにしています。

出力したものをそのまま仮組みした状態(下図左)だとポーズの保持力がやや弱い感じですがUVレジンを塗って着色してから組むと(下図右)だいぶしっかりしてきました。

出力した状態と色を塗った状態

こんなふうにポーズもとれます。

ポーズをとった様子

前回着色にはガンダムマーカーを使ったのですが、今回はPOSCAを試してみました。両者で発色にそんなに差は無いと思うのですが、どちらを使った場合もペン1本では骨格全体を塗り切れないというのが問題です。結果、青、赤、黒がセンス悪く混ざりあった配色になててしまいました。コストを考えたらアクリル絵具とかで筆で塗ったほうがいいかな(有機溶剤は使いたくない)とも感じています。

着色に使用したPOSCA

PETGでの出力 －継続中－

PETGフィラメントで出力がいちおうできるようになったところで、再びボールジョイントのモデリングと出力に挑戦しています。そうそう、ノズルも0.3mm径に変更しました。温度較正を行った以外はとくに0.3mm用の設定というのは行わないで使っています。

PETGでのボールジョイントの試作

一部ではPLAとABSのいいとこどりのような言われてかたをしていたPETGですが、PLAより弱い力で曲がってくれるけどPLAよりずっと弱い力で折れてしまうというのが出力してみての印象です。ボールの大きさとかボールを包みこむお皿の部分の肉厚とかいろいろモデルを変えて試しているところです。

ちなみにですが、PLAではサポート材の形状は枝型にしていたのですがライン型のほうがサポート材がきれいにはがれるようです。

右腕と右脚の試作品

目標は全ての関節やアーマーパーツをスナップフィットでパッチンとはめ込みで組立できるようにすることです。

ロボット骨格をPETGフィラメントで出力してみた

今まで3Dモデルの出力にはPLAフィラメントを使っていたのですが、PETGフィラメントを試してみました。靭性に乏しいPLAでパチンとはめ込むタイプのボールジョイントを作るべくいろんな形状を試作したもののうまくいかず、さりとてABS樹脂は発がん性とか融解時に発生するガス(臭い)が気になって使う気になれず、というところにFlashforgeのオンラインストアで「破壊伸び率は普通のPLAの50倍以上」という宣伝コピーを見つけ購入しました。

スライサーソフト(FlashPrint)にはPETG用の設定プロファイルが無かったので設定をいろいろ試しながらとりあえずPLAで作っていたのと同じように形状を出力できるところまでたどり着いたところです。

PLA出力(左)とPETG出力(右)

2つのロボット骨格は個々のパーツの形状に多少の違いはあるものの全体の構造(部品数やシリコンゴムのチューブを使った関節の実装)は同じものです。

PETGで出力した結果はこんな感じ。PLAと比べると全体に糸引きが多い印象ではあります。「糸引きが多いのはヘッドの温度が高過ぎるからだ」というような説明をどっかで見たのですが、私の場合ヘッドの温度を下げると出力した樹脂のプラットフォームへのくいつきが悪くなってしまいまともに造形できなくなってしまうので２４０℃目いっぱいの高さに設定しています。

PETGでの出力結果

糸引きはあってもヤスリで簡単に削除することができます。PLAで出力したときに比べてラフトやサポート材の痕もちょっとヤスリがけすることで消すことができ、この点は「PLAよりも加工しやすい」という謳い文句のとおりです。細かい形状についたサポート材を切り離そうとして本体部分にまで亀裂がはいってしまう、なんてこともだいぶ減りました。

設定の主なは変更点は以下のとおりです。

PETG用設定 その1

PETG用設定 その2

 【追記】

Flashforge社のサイトで対応策を見つけたので試してみました。

flashforge.co.jp

ヘッドを移動するたびにいったんフィラメントを引き戻していたんですね。知らなかった．．．

糸引きへの対応設定

出力してみて糸引きが劇的に改善されたかというとそうでもないのですが、感覚的には若干少なくなったような気がします。また、設定である程度の高さまで出力が進んだらヘッドの温度を下げることができるようなのでそれも試しています。

ラフト付近のみ温度を上げる設定

私の環境(プラットフォームに住友3Mの透明保護シートを貼りつけている)ではプラットフォームに造形物をしっかり固定するために240℃でないとだめだったのですが、ラフトの厚み+1,2mmまで造形できれば後は温度を下げても問題ないだろうと判断しました。今のところこれで不都合は生じていません。

しばらく、この設定でPETGの出力を続けていきます。

ロボット骨格を再設計

変形機構の導入をにらんでロボット骨格を再設計しました。

新規に制作したロボット骨格

Fusion360の使い方にも慣れてきて、ソフトウェアでいうモジュール化(腕や脚のパーツを別々のファイルで作ってあるパーツの変更の影響が他バーツに及ぶのを最小化する)ができるようになった気がします。前回、太郎丸の骨格ではマッチ棒をつないだだけみたいな構造から半年以上かけてスクラップ&ビルドを繰り返していったのですが、今回は比較的短期間で3Dプリント出力までもっていけたと悦にいっています(自己満足ですが)。

再設計にあたっては関節の実装方法を変更してボールジョイントの球体部分が腿の中にめり込むようなかたちにしています。ねらいは股の部分、左右脚の間隔を狭くしてよりヒト型に近づけること(下の写真参照)。

太郎丸との比較

両脚の間があまりあいてしまうと飛行形態に変形時にこのすき間をどうやってふさぐかという問題が生じます。アーマーのパーツでごまかすためには脚と脚の間のすきまがそこそこ狭くなっていてほしかったのです。

立ち姿

ポーズをとってみると、ちょっと腕が長すぎた！！

ここらへんはまだ要調整です。

頭部変形パーツを試作

飛行形態への変形機構を作るための試行錯誤の一端です。

頭部を全部覆ってとんがったフォルムを作ろうとすると覆いの部分のパーツがかさばってしまい歩行形態時の見かけがぶかっこうになってしまいます。

やっぱり肩アーマーがかさばる

そこで頭部全体をコンパクトにしてかつ、頭部側にも可動部をつけてみました。

頭部を付け替えた全身像

飛行形態時の先端部は頭部自体が変形して実現するようにしました。

先端部の変形機構

Adventure3で出力、色を塗りました。フィラメントを赤からナチュラル(半透明)に変えたところ発色はこれまでよりもよくなった気がします。

先端部を引き出したかたち

横からみるとこんな感じ。ポニーテールのように後ろに伸びていたアンテナが回転し飛行形態時の先端になるという想定です。

頭部アンテナが可動して先端部になる

 歩行形態時の頭部。可動機構の動作確認はできたものの、デザイン的には今一つですね。大きさもちょっとコンパクトにしすぎたかな。肩アーマーの設計とあわせて改良を続けていきます。

歩行形態時の頭部

太郎丸に試作変形用パーツを装着

前々回に作った車軸ジョイントを使って飛行形態変形用のパーツに挑戦。

Zガンダムなんかはガンプラの制作記事を見てみて何がどうなってあんなかたちになれるのかまったく見当がつかない。どちらかというと敵役のMSのほうが、まだ外見からどう変形するのかを想像しやすい気がします。とりあえず、ネット上のいろんなロボットの画像を眺めているうちに、肩部分のアーマーを変形させて機首先端にできないかと思い試してみました。

かなり大きめの肩アーマー

かなり大きめで不格好な肩アーマーですが、変形させるとこんな感じ。頭部を覆うことができます。

肩アーマーが機首先端部のカバーに変形

方向性としては良さそうなんですが、強度的に弱いところがありこのままの3Dモデルでもう片方の右半分を作成することは断念。モデリングをやり直しているところです。

SF的妄想設定： 市田屋工務店製 レイバーロボ 太郎丸

今回、3Dモデリング的には何も進展はないのですが制作中のオリジナルロボットの背景というか世界観みたいなものを妄想したので記しておきます。

まず、開発対象を単に「ロボット」というのも味気ないので、人間の肉体労働を強化・代替するロボットという意味でレイバーロボ(Labor Robot)と呼ぶことにします。先日紹介したレイバーロボ試作1号機の市田屋工務店社内での正式型番はPLR-18-01です。PLRはPrototype Labor Robotの略、18は3Dモデルの主バージョン番号、01は実際に3Dプリントした1号機であることを示しています。ただ、開発メンバーからは「太郎丸」という愛称で呼ばれています。

レイバーロボ 太郎丸

太郎丸の基本スペックですが以下のようになります。

分類 汎用2足歩行型作業機械

型番  PLR-18-01

体高 25.2m

重量 55.1t

動力炉出力 1.7MWat

写真は1/144スケールのミニチュアです。

 

以下、弊社レイバーロボ開発課、設計・開発主任A氏のコメントです。
「市田屋工務店としては初のレイバーロボの開発ですので、基本方式としては実績あるZeon-ZAKUデザインパターンを採用しました。胴体モノコック、胸の裏側にコックピット、その下の腰部分に動力炉を配置するオーソドックスな構造です。この動力源の素粒子反応炉は西銀河W-04宙域アキバ星系の自由市場で調達しています。ノーブランド品ですが、航宙公社規格A-4クラス認証済で最大出力は1.7メガワットをたたきだします。あの四ツ星重工製の高級機「誉-III」型にもひけをとらない優れモノです。

動力伝達系、駆動系には弊社の独自技術である超々伝導管を採用しました。動力炉でメタ生成された仮想化運動エネルギーを伝導ロス0.03%以下で首、腰、四肢の関節駆動部に送っています。関節駆動部では梵天技研製の特級無摩擦整流子と超高圧仕様の回転子の組合せで仮想エネルギーをインスタンス化し関節駆動用回転モーメントを発生させています。メタ生成用のテンプレートを交換することで仮想化重力エネルギーを生成することも可能であり...」
技術オタクが好きな分野について話し出すと止まらないのでこのへんにしておきましょう。