デジタル・ファブリケーションの基礎知識

デジタル・ファブリケーションツールとは？

コンピュータで設計したデータをもとに、物質を加工することができる装置

もともとは企業が迅速に試作をするために使われていた

Maker MovementやFab Labなどの影響もあり、現在は個人で所有する人も多い

デジタル・ファブリケーションツールの代表例

切削する (Milling)

金属、木材、ケミカルウッドなどを、回転刃で削り取る

例) CNC / MODELA MDX-50

https://www.rolanddg.co.jp/products/3d/mdx-50-benchtop-cnc-mill

https://www.rolanddg.co.jp/-/media/roland-apac/dgj/images/products/3d/mdx50/features/mdx50setupmd.jpg

https://www.youtube.com/watch?v=cjtecariig4

例) CNC / KitMill

https://www.originalmind.co.jp/products/kitmill

https://www.originalmind.co.jp/products/uploadimg/bt/bt_top2.jpg

https://www.youtube.com/watch?v=abdI3aXsom8

切断する (Cutting)

木材、樹脂板を、刃やレーザーでカットする

例) レーザーカッター / Trotec

https://www.troteclaser.com/ja/

https://www.youtube.com/watch?v=NonCDIkn7xs

https://cdn.instructables.com/F2H/91Y9/IDYPDXH8/F2H91Y9IDYPDXH8.LARGE.jpg

例) ウォータージェット / Sugino

http://www.sugino.com/water-jet-cutting-system2/

http://www.sugino.com/img/wjpreup2.mp4

http://www.sugino.com/uploaded/image/2690.jpg

印刷する (3D Printing)

マテリアルを積層し、立体物を形成する

造形方法の違いによって3Dプリンタの種類は区別される

3Dプリンタの種類

FDM(Fused Deposition Modeling) / 熱溶解積層法

例) MakerBot / https://www.makerbot.com/

https://www.youtube.com/watch?v=Ifgqvv1z3m8

糸状(フィラメント)のマテリアルを高温で溶かし、XYZステージ等によって積層する

https://www.youtube.com/watch?v=CwIQAGxiwFY

FDMの3Dプリンタは、デルタ機構が採用されることもある (造形スペースの大型化が図りやすい)

https://www.youtube.com/watch?v=uG-yoiFV85c

長所

2000年代末に特許が消失したため、装置が廉価である

高強度な樹脂が使える

産業用途からホビー用途まで、ニーズに応じて装置が選べる

コストの差は、機械機構の精度、マテリアルの品質、保守サービスの有無など

ホビー用(MakerBot R2X)だと±1mmの誤差があるが、産業用(Dimension 1200)だと±0.25mm程度

短所

積層方向の強度が確保しづらい

糸状の物体を積み重ねるため、積層痕が残ってしまう

展示用のモックアップを作るには、入念な後処理が必要

https://www.youtube.com/watch?v=Jz_s7sJOlMU

SLS (Selective Laser Sintering) / レーザー焼結法

粉状のマテリアル(ナイロン、金属など)をレーザーで焼き固めて積層する

例)　EOS / https://www.eos.info/de

https://youtu.be/O6ChlcBBmj4

長所

ナイロンや金属など強度に特に優れたマテリアルが利用できる

短所

出力したモデルは多孔質のため、汚れが固着しやすく、鏡面処理が難しい

装置が大型・高額なため、個人用途では導入し難い

SLA (Stereolithography) / 光造形

光硬化レジン(液状)をレーザーで固めながら積層する

例) Form2

https://www.youtube.com/watch?v=8a2xNaAkvLo&t=8s

長所

圧倒的に高精細なモデルが出力できる(精度±0.05mm)

短所

(レジンによるが) 造形物は光や衝撃に弱い

後処理(サポート除去、追硬化、レジン清掃など)が手間

https://www.youtube.com/watch?v=caS_Io0vLZo

DLP (Digital Light Processing) / 光造形

LED光源とLCDディスプレイによって安価に光造形を実現

長所

SLAより安価

https://gyazo.com/a11a8ceefc9992b1b96a825a8e3122ec

短所

SLAと同じ

どの3Dプリンタを使うか？

万能の3Dプリンタはない

用途に合わせて装置とマテリアル使い分ける

プロジェクトの規模によっては時間泥棒になることも

さくっとプロトタイプを作るだけなら、手で木を切ったり、ダイソーのケースを使ってもいい

sguruのように便利な接着剤もある

https://sugru.com/

https://www.youtube.com/watch?v=yBv8GPDsJxs

素材と造形法の選定にはプリント代行業者のページが参考になる

例) DMM.make

https://make.dmm.com/print/material/

例) Shapeways.com

https://www.shapeways.com/materials

3Dデータ共有サイトも参考になる

例) Thingiverse.com

https://www.thingiverse.com/

フィギュアやアクセサリーを作りたい

優先順位：精細さ＞丈夫さ

SLAやDLP方式

ラジコンのシャーシが作りたい

優先順位：耐衝撃・耐熱

ナイロンやABSを素材に選ぶ

かぶりものが作りたい

優先順位：造形サイズ

造形体積の大きい3Dプリンタを使う