エアロパーツを自作したい。～エアロパーツ印刷編その②～

本印刷の開始！

前回まではＰＬＡ樹脂を使用した印刷でしたが、今回ついに「ＰＡ樹脂」を

使用した印刷を開始します！

※ＰＡ樹脂＝ナイロンになります。高耐熱、高強度、高耐久の夢のマテリアル！

前回までのプリンター設定で印刷するとぶっ壊れてしまうので主要部分をナイロン用に

交換と改造し、スライサーソフトの設定もナイロン用のステータスに変更し…

いざ印刷開始！

いつも通りまずはテストプリント

いきなり大物のエアロパーツを印刷するのは気が引けたため、恒例のエアコンフィルターフレームの印刷で様子を見ます。

ＰＬＡでの印刷でプリンタの扱いにも慣れたのでサクサク印刷開始し…

1回目は上手く出来なかったものの、２回目でばっちり成功！

ナイロンで作ったフレームは、ＰＬＡより柔軟性があるのに芯がある強さといった感じ。

噂通りの高い強度に期待は高まります。

側面の印刷も非常に良好。

心なしか積層痕も目立たず、このまま製品にできちゃうレベル。

テストプリントの結果も良好と判断、早々にエアロパーツのプリントに着手していきます！

始まったナイロン地獄

印刷途中で反って変形したパーツ（14時間）

テストプリントでは余裕すら感じたナイロンの印刷ですが、エアロパーツの印刷を

始めるのを見計らったかの如く牙を剥き私を悩ませます。

まず反る。すごく反る。

これはナイロンの構造が原因で、高温で吐出された状態から冷え固まるときにとんでもなく

収縮するからでした。

テスト印刷時点で反りを計算した設定にしてはいましたが、印刷面積及び造形物があまりにも大きい為太刀打ち出来ませんでした…

盛大に剥がれたパーツ。（14時間）

接着力を高めるため、印刷台の温度を＋10℃に上げ

スティックノリを塗りたくるも効果なく。

夜中に反りすぎて滅茶苦茶に…（15時間）

反ったパーツに印刷ノズルが当たり、バグる。

さらに強固に接着力を高めるため土台の印刷面積を広げる設定にするも、夜中のうちに

剥がれてしまい見るも無残な姿に。

印刷をスタートする時間帯は夜寝る前なのですが、この辺りから朝起きて印刷物を

確認するのが怖くなり…

失敗する夢を何度も見る羽目になりました。

ピタっと吸い付くパーツ（12時間）

そこで反る原因は印刷台から離れた箇所の収縮にあるのでは？と仮説を立ました。

後述しますがナイロンの高強度を目の当たりにする機会があった為、

パーツの底面と上面の厚みをうす～～く設定+パーツの充填率を10％から5％に。

密度は減るが反りも減る！

これにより「反らない」+「軽量化」+「印刷時間の短縮」を一挙達成することが出来ました。

無数の凸凹、ちょっと気持ち悪い。

しかし充填密度を5％に下げた弊害が発生。

パーツ上面の印刷が上手くいかず水膨れのような症状が多発。

原因は単純にパーツ内部の充填密度不足。反りを取るか表面の奇麗さを取るか…

まさに二律背反、ここまでナイロンが難しいとは…。

成功のきっかけは突然に…

ナイロンの印刷を開始してから2週間ほど経過。

失敗したモデルは7個目に突入。失った時間は100時間弱…

気分転換に、反りや密度と関係のない設定を弄り遊んでいたところ

「サポートブロッカー」という機能を発見。

この機能はサポートを作りたくない場所に任意にオブジェクトを配置し、印刷物の

ステータスを変更するものです。

※サポート＝印刷モデルで空中に印刷する箇所がある場合、垂れてこないように作られる支柱。

この機能を使えば途中から密度を任意に変えれるのではと思い付き設定。

内部は絡み合ったスパゲッティシンドローム

画像のように5％充填密度の上に10％充填密度のブロッカーを配置。

印刷モデルの内部はカオス状態です。

この設定でテストピースを印刷すると殆ど凸凹が発生しませんでした！いける！

目が痛くなる内部の充填形状。

早速エアロパーツにも採用し、印刷開始。

ナイロン地獄に堕ちてからどれくらいの時間が経ったでしょう…

ついに

下側が成功したパーツ

凸凹も殆どなく

上側が成功したパーツ

反りもないパーツが完成しました(ノД`)・゜・。

まとめ

3Ｄプリンター系の記事やブログを拝見していて、ナイロンを使用されている方が少ない

理由を今回身をもって知りました。すごい難しいもん。

やっとの思いで作り上げたナイロン製のエアロパーツ部品。

完成までの行程は残すところ「接着」と「塗装orラッピング」のふたつ。

目標である梅雨明けまでの完成も達成出来そうです！

次回、フロントスポイラー完成編！

おまけ

ナイロンの強度を実感した動画です。

スクレーパーの尖った部分を割と本気で突き刺しましたが、貫くことは勿論傷も殆ど付きませんでした。

ないろん　つよい

エアロパーツを自作したい。～エアロパーツ印刷編その①～

ついにエアロパーツ印刷開始！

エアロパーツの構想（妄想）を始めてから約３か月。

前回の投稿～寄り道編②～で印刷のコツを掴み、準備も整った為目標であった

赤丸部分の印刷を開始しました！

２分割エアロの印刷

・～3Ｄモデリング完成編～にて作成したモデルをスライサーソフトで変換。

プリンタの調整を決めて印刷開始です。

・外周の出力が終わった時点で再認識しましたが、

やはりエアコンフィルターフレームとは段違いの大きさ。完成予定時間は１2時間です。

・４時間程経過した状態。エアロパーツ内部は殆ど空洞です。

インフィル密度（内部の充填度合い）はデフォルトの20％。

かなり細かいグリッドが出来ていて見てて面白かったです。

・１２時間経過後の状態。やっと内部の印刷が完了し上面の印刷を開始。

寝室に隣接する部屋で夜通し動いてましたが、動作音は殆ど聞こえず快眠できました。

・１4時間経過後の状態。予定より２時間オーバーで印刷完了です！

初めて大物の印刷を終えましたが、フィルターフレームで練習した成果が実り

一発目で成功となりました！

重量は200ｇ程度と微妙な重さ。強度は折り曲げる事が難しいくらい硬いです。

こんなに強度なくても大丈夫だろうと判断し、次のパーツは設定を変えて印刷します。

・サクッと２パーツ目の印刷開始。

今回はインフィル密度を10％まで下げた為、内部のグリッドがかなり大きくなりました。

印刷時間も最初に印刷したパーツより大きいのですが、１４時間の予定になってました。

・１５時間３０分後に完成。予想より遅くなるのは分かってましたが完了まで長い…

あんなに大きいグリッドだったので上面の印刷に不安を覚えましたが奇麗な状態で

完成しました！

・片側の２分割パーツが完成すると待ちきれなくなり仮合わせしてきました！

実際目の当たりにすると結構感動しました…！

この時点で修正する箇所を発見。

２分割を勘合するパーツのサイズが合わなかったため少し削ることに。

3Ｄモデルの方を少し改良し反対側の印刷を開始しました！

ついにエアロパーツのひな形が完成！

・そして更に３０時間後…ついに両側が完成しました…！！

分割パーツはアクリル用の接着剤で固定し、車両にはタッピングビスにて仮付け。

インフィル密度を下げた事で片側のパーツ重量も300ｇとまぁまぁ軽量になりました。

・問題点は赤丸の箇所。

ボディ全幅の最外端よりは内側ですがバンパーからは2.5ｃｍ程はみ出ている状態。

突起物扱いになる可能性がある為要修正です。

あとはボディでの取り付け穴の位置が結構デタラメ+バンパー下部がフラットでは

無い為スペーサーが必要になりました。

実際取り付けてみると修正点が炙り出されますね…。

本印刷に向けての修正

・

流石に修正品を５０時間かけて印刷するのは気が滅入るので、

このマテリアルでの印刷はここまでとしました。

修正箇所を雛形に書き込み…

・ＣＡＤにてズバっと切り落とし完了！

取付穴も見直し、更にパーツの厚さを12ｍｍ→10ｍｍに変更しました！

これにより印刷時間の短縮と軽量化を見込めます。

ＰＬＡ樹脂の限界

今回エアロパーツの印刷が思いのほかトラブルもなく出来上がった為、これにて完成！

と思いきや…

それが出来ない原因があります。

理由は印刷に使ったＰＬＡ樹脂の融点が６０度と低すぎる事です。

印刷完了当初はあまりにも強度があった為にわかには信じられなかったのですが、

試しに失敗作のエアコンフィルターフレームをダッシュボードに乗せて放置したところ…

一日放置しただけでこんなにメロンメロンのグニョングニョンに。

想像以上のヘタレ具合に驚きを隠せませんでした。

コレでは真夏の気温に耐えれるはずがない…

まとめ

今回印刷自体は失敗もなくスムーズに完了することができました！

プリンタが完成してから２週間ほぼ毎日稼働させ少しずつ経験値も貯まり個人的には

Ｌｖ2ぐらいになったなぁと実感しております。

しかしここまではチュートリアル。

少しだけ期待していたＰＬＡ樹脂が全く役に立たない事が分かった為、当初予定していた

マテリアル「ＰＡ樹脂」に切り替えていきます！

正直素人が扱えるマテリアルでない事はヒシヒシ感じてますが、ここまで来たら

チャレンジするしかないと腹を括り挑んで参ります！

目指せ梅雨明けまでにエアロ完成！かっこよくしてあげるぜ124Spider!

おまけ

娘ちゃんが持ってた彫刻用の粘土が余っていたので、試しにサイドフリップ？

オーバーフェンダー？の型を作ってみました。

124の特徴であるサイドマーカー部の造形をパスする為、一部凹ませるような造形に。

なんか複雑だけど是非作りたいなぁ

ついでにセンター部分も造形。適当にイメージしながら作りましたが、もう少し

内側にひっこめた方がカッコいい気がする。

そして左右パーツと繋げるより、あえて分離したフローティングセンターの方が

個性的でいいなぁ！

と妄想が捗るのでした！

おわり

エアロパーツを自作したい。～寄り道編②～

３Ｄモデルの印刷スタート！

寄り道編①からの続きになります。

どうにか3Ｄプリンターの組み立てが終わり、課題は残ったものの
テストプリントも出来たところで遂に3Ｄモデルの印刷にとりかかります。

印刷するのはコチラ。
純正のフィルターフレームを測定しＣＡＤでモデリングしたものになります。

ただしＣＡＤだけでは印刷する事が出来ないため、スライサーソフトである

「ＣＵＲＡ」を使用していきます。

スライサーソフトでは印刷をする為の細かい細かい設定があり、最適解を見つけるのは
一苦労なのでまずはデフォルトの状態で…

その前に前回ビルドプレートが溶けた原因である印刷ノズルの隙間を再調整しつつ

印刷開始！！

自分がモデリングしたものが現実世界に生まれてくるのは一種の感動すら覚えます。

そして完成したエアコンフィルターフレーム！　
印刷一回目でかなり上手くいきました！　嬉しい！

これにてフィルターフレームの印刷が終わり、次回ついにエアロパーツを…


とはいかず…

完成したフレームをよく見ると、上手く積層出来ておらず剥がれてしまってます。
何が原因なんだろう…。

そして始まる失敗地獄

結果から申し上げますと７回ほど失敗に失敗を重ね、８個目でようやく完成しました。

転がる失敗作たち…

特に悩まされたのが初期レイヤーの印刷がウネウネしてしまう現象。
散々スライサーソフトの設定を調整をして対処できないか追及しましたが、

原因は単純、印刷ノズルとビルドプレートのクリアランスが大きすぎたことでした。
テストプリントでプレートを溶かしてしまった事がトラウマになりビビッてしまってました。


途中フレームデザインを更新しつつ…

そして完璧な印刷物が誕生…
しっかり積層され強度もバッチリでした！

ここまで来るのに２週間、とても長かった…。

まとめ

実際にプリンターを稼働させて思ったのが、小さなモデルを印刷するのにも
かなりの時間がかかる事。
そして完全に使いこなすには相当なトライ＆エラーが必要な事でした。

割と本気で心が折れそうになりつつも、地獄のチューナー北見さんのポエムを
思い出しつつ、お風呂で次々改善案が出てきた時間はとても楽しい経験でした。


みんカラのパーツレビューには既に掲載済みですが…

次回エアロパーツ印刷編！

エアロパーツを自作したい。～寄り道編①～

ついに届いた3Dプリンター

5月下旬に発注ししていた3Dプリンタが6月はじめにようやく届きました。

私が購入したのは「TRONXY 　X5SA」というよくある中華性3Dプリンターになります。

御覧の通り自分で組み立てる必要がありますが、最大の特徴は印刷造形物の大きさでしょうか！

ということで早速組み立てていきます。

細かい手順は割愛しますが、フレームを組み立てて～

諸々の部品を取り付ければ完成です！

※画像では2工程ですが、実際は割と時間がかかりました。

仕事が終わって寝る前に作業を始め、だいたい4日程かかりました。（計6～7時間）

レビューにも書かれていましたが、初心者が手を出すプリンターではない。

という意味を身をもって知りました。

試しに印刷してみる！

なんとか数日かけて組み立てたプリンターが完成し、

深夜ではありますが早速テストプリントしてみました。

自分で組み上げた物が動き始める瞬間は、いつも不安と期待が入り混じったワクワクを

感じますね！

結果は…

組み立てミスにより危うくX軸モーターが焼き切れるところでした…

ミスした箇所を修正し、まず印刷したのはとても小さな「10ｍｍ角ワッシャー」

既にAM1:00を回っていたのでササッと手軽にモデルを作り試行錯誤でプリント開始！

すごーく小さいものが5分かけて生み出されました…。

単純な形状、小型ではありますが深夜テンションもあり感動を覚えました。

が…何か変。思ったよりペチャンコ。

ペリっと剥がした造形物の跡がどうしても取れません。

なんだコレ…

後から原因が分かりましたが、成型ノズルとビルドプレートのクリアランスが小さすぎた為、プレートを溶かしてしまったようです。

3Dプリンターで印刷する難しさの洗礼を受ける結果になりました。

まとめ

何もかもが初めて尽くしの経験で、基本的に手探りではありますが

無事3Dプリンターを組み上げ印刷が出来る状態になりましたが、

まだまだ課題は多く困難が続くことが容易に予想できます。

しかしゆっくりと目標に近づいている感覚は不安よりワクワクが勝っていますね（笑）

次回、寄り道編②エアコンフィルター印刷編！

エアロパーツを自作したい。～3Dモデリング完成編！～

３Ｄモデルの分割

前回実測値から3Ｄモデルを作りましたが、そのまま3Ｄプリンタで印刷！

とは行きません。

何故なら、私が購入できる範囲で買えるプリンタでは最長距離650ｍｍあるこのモデルを

一発で印刷出来ないからです。

ということで印刷できるサイズに分割することにしました。

２分割か３分割か

構成パーツを少なくできればその分強度も上がります。３分割は最終手段ということで、

まずは２分割です。

・第一案

とりあえずこの辺が真ん中だろうと思った箇所でスパっと切断。

切りっぱなしだと接合するときに苦労しそうなので、凸凹勘合出来るように突起物を

設定しました。

が…

３Ｄプリンタ（ＦＤＭ式）で印刷する場合、出来る限り空中に浮く箇所（オーバーハング）が無いように作った方が精度が上がるとの事。没案となりました。

・第二案

ということで次の案はパズルのように方形に切り欠いたデザインに。

これなら精度の不安も取り除かれ完成！

と思ったのですが、勘合時にＺ軸方向のズレと強度が確保出来ない懸念が…

没になりました。

・第三案

今度はＺ軸方向の耐久性と精度を視野に入れ、分割モデルそれぞれ互い違いに勘合できるようデザインしました。

この案であれば印刷後の勘合も各方向の耐久性もクリアできる！と思ったのですが、

直線的な切り欠きと突起は強度不足になる可能性を指摘された為、没に…

しかしこのデザイン案が最終モデルの礎となりました。

・第四案

そして辿り着いたのが第二案を進化させたデザイン。

方形では不安だったＺ軸方向への負荷を分散させるために台形デザインへ。

バチッとはまれば勘合時のズレも少ないだろうと考えました。

木材の継ぎ方で「蟻ざねはぎ」という技法だったと数日後に知りました。

無知っておそろすぃ。

そして第四案をもって3Ｄプリントを決行することにしました。

スライサーソフト「ＣＵＲＡ」を使用し、プリンターに送るデータを作っていきます。

予想してましたが入りませんでした（泣）

更にどう頑張っても片方のモデルが入りません（泣）

３分割にするしかないようです。

・第五案

第四案の片方を更に分割。

全く美しくありません。

作っていて溜息しかでませんでした。

やっぱり２分割が良い

第五案であれば間違いなく印刷できるのですが見れば見るほど悲しくなりました。

どうにかして２分割にできないかcuraとFusion360を眺め続けていて気付きました。

「最初にモデルを切った箇所、適当すぎたのでは？」

初心者にありがちな、根拠のない「適当」。

反省しつつ最適箇所を測定し、なんとか２分割でプリントできる箇所を見つける事が出来ました。

・第六案

切断箇所を再設計するにあたり…

やはり気になっていた勘合時のＺ軸方向へのズレを解消するため第四案を更に進化させました。

「蟻ざねはぎ」から「蟻型相欠け継ぎ」+Ｍ4ネジ穴加工です。

今更気付いたのですが、どうせ自分でデザインしますし…

最初から穴を開けておけば組付け簡単に出来る！という楽したい発想の体現です。

そして完全に両パーツ共、プリント可能範囲内に収めることが出来ました！

ここに辿り着くのに２週間以上費やしました。頑張った！

・第七案（最終型）

第六案で気付いた「最初から穴開け作戦」を更に追加した形になります。

どうせならボディに取り付ける穴も開けちゃえ☆的なノリで複数個所に丸穴を設置。

しかし適当に開けた丸穴だけでは車体に取り付ける際シビアになるのでは？

という懸念から、各穴を横穴に拡張。

ついでに蟻型継ぎの面積を拡張し4本のネジで止めれるようにしました。

これにて最終型（ベースエアロ）の完成です！

まとめ

ほぼ一ヵ月かけて３Ｄモデルをデザインしていました。

最初はぎこちなかった3ＤＣＡＤも、日が経つにつれ上達していくこの感覚は

30代になってもまだまだ成長できるんだなぁという想いを抱かせてくれました。

3Ｄプリンターが届きましたので、ここからは実際に印刷を始める工程になりますが…

最初から大物を印刷するのはリスクが大きすぎますので、まずは小さいサイズの物で

試作品を作っていこうと思います。

次回、寄り道のエアコンフィルターフレーム編！

エアロパーツを自作したい。～作成方法決定編～

カーボンか3Dプリンタか

構想編から2週間ほど作成方法に悩んでいましたが、ある程度絞れてきました。

・カーボンクロスを用いた作成

1ｍ*1ｍなら3000円程

ドライカーボンは流石に無理ですが、ウェットカーボンなら私にも出来そう！

ということで色々調べたところ方法としては二つ。

①ハンドレイアップ製法

ガラスマット、クロスで作成したものをベースにカーボンクロスを積層する。

文面を見ればとてもシンプル。しかしセンスと経験値は必要。

チクチクしそう、重そう（個人の感想）

必要なもの

ガラスクロス、マット、カーボンクロス、樹脂（レジン等）

②VaRTM（バキュームレジンインフュージョン）製法

名前が表す通り真空に保った空間にカーボンクロスを設置し、レジンを流し込んで成型する。

必要なものが①より多くなるが積層に使う樹脂が少なくなるので軽く作れる。

完全に含侵出来れば強度もケタ違いになるのは強み。

しかし作成の度に副資材を使い捨てる為、予算は上がる。

必要なもの

①に加え、真空ポンプ、キャッチポット、その他副資材（バギングバッグ、ピールプライ等）

・３Dプリンタを用いた作成

1ｍ*1ｍ*1ｍが印刷できる。1000万円。

クロスを使った作成方法ではどうしても発生してしまう廃棄物、チクチクガラスも

プリンタを用いれば殆ど出ない。

３Ｄプリンタが出始めた頃はロマンを感じたが、造形サイズが小さくマテリアルも選択肢が少なかった。

あと高かった。

月日が流れ10万円以下のプリンターでも大きなサイズで精密な造形が作れるようになり、

選択肢として急激に浮上。

しかし作成するには必要なものが多く、何より3Ｄモデリングの技術が皆無な私には荷が重い。ＣＡＤ…名前は聞いたことあるけど…。

必要なもの

3ＤＣＡＤが出来るＰＣ、ＣＡＤソフト、3Ｄプリンタ

選んだのは3Ｄプリンタでの作成！

ＶａＲＴＭ製法を知った当初は、カーボンクロスとハニカムコアで造形しようと進めていたが、ある情報により3Ｄプリンタでの作成に舵を切りました。

決め手になったのはマテリアル。

なんとカーボンが練りこまれたナイロンを成型出来る手法が発見された事で、

耐熱耐久性への不安が解消されました。

3Ｄプリンタがあればエアロ以外のモノも作りやすいのは良いですよね！

初めて使う3ＤＣＡＤ

方向性を決めたのが5月初旬。

３Ｄプリンタを発注しましたが届くのは6月半ば。

届いてすぐに作成出来るよう３Ｄモデルを完成させねばなりません。

使用したソフトは初心者にも優しいオートデスクさんの「FUSION360」。

商用利用はしない予定なので1年間無料で使えるのはありがたいですね。

とりあえず使い方も解らないまま手探りで使ってみます。

正確な大きさは構想編で作成した実測スケッチがあれましたのでその数値を元に…

最初は線を引く事すら難しい…

ちまちまとスケッチ…（1日かかってます。）

製図の授業を思い出しました。

この段階で少しずつ慣れてきました。

なんとか全貌が出来上がる（3日かかってます。）

段々頭に描いた形が出来上がります。

バンパーから外に出る部分を計測し直し落とし込む（2時間かかりました。）

拘束？のせいで丸みを付けれず悩みました。

スケッチから厚みを出し、丸みをつけひな形の完成です！（3時間かかりました。）

まとめ

作成方法を決めてからは、見切り発車感は拭えませんが割と早く行動が出来ました。

何事も「頭の中で考え続けるより行動に移した方がいい。」と巷では聞きますが、
まさしくその通りだなぁと経験のないCADを触って実感しました。

プリンターを買ってしまった以上、もう後戻りはできません。

必ずエアロパーツの作成を実現します( ﾟДﾟ)ｳﾎﾞｧｰ！


次回、3Dモデリング完成編！