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埼玉県産業技術総合センター 三次元デジタイザ及びインクジェット式積層造形装置の取材 by望月清晴

日時:2010年 2月5日、10日


実際にこの目で見、体験することでその真価を確認したく取材を申し込みましたところ
快諾を頂き、同センターならびに同室 町田芳明様のご好意により今回の取材が実現
いたしました。
JIDAの皆様も少なからず、ご興味をもたれている内容と思われます。
昨年の暮れ、新型の3Dプリンタを導入したとのお話を町田様からお聞きし、またその
積層ピッチ精度が16ミクロンとびっくり。
しかもこれら一連の機器は同センターにおいて安価に開放機器とされています。

■ 概略


■ 測る
三次元デジタイザ(COMET VarioZoom400)

準備
1)対象物(黒、鏡面反射するものは不可)をスプレーでホワイトに着色。
このスプレーはアルコールに粉末が入ったもにで水で洗い流せます。
対象物がCOMETから放つグリッドと十分コントラストをえられる場合、
この工程は必要無し。
今回は「木彫りのお地蔵さん」を用意しました。(計測後しっかりと綺麗にしました)

2)ひたすら角度、カメラ位置を変え撮影をし特徴点を繋ぎ合わせる作業。

形状によるが、今回は14点計測。

3)ここで一旦保存。

4)COMETのソフトウェア(COMET Plus)を起動しノイズ(点群から外れるデータ)
除去処理、フィルター処理をする。

5)Geomagic Studio にてデータのマージ(ポリゴン化)表面のみのデータにする。
スパイク処理、自動サーフェイス処理をしSTL形式にて保存。
デジタイザーの種類により精度が異りますが、今回使用のCOMETは測定点数
1280×1024、精度±0.08㎜。

■ 造る
インクジェット式積層造形装置(EDEN 250)

1)保存したSTLデータをMagicsにて開き、細部のポリゴンの状況を確認、修正し
最適化をする。

修正ウィザードを何度か試み、三角ポリゴン反転などを自動最適処理、積層ピッチに
合わせた三角ポリゴンの設定をする。Magicsは非常に安定したソフトで、※RP&M
(ラピッドプロトタイピング&マニュファクチュアリング)プロセスのほぼすべての
工程を効率的にサポート。さまざまな種類のCADフォーマットのファイルを読み込み、
RP装置でのモデル造形に必要なSTLファイルを出力、STLデータに対する形状編集や
エラー修正を行うことも可能です。
※ 引用: http://www.fasotec.co.jp/RP/product/other.htm

2)適正化されたSTLデータをいよいよEDENにセットする。
MagicsではEDENのベッドを模したインターフェイスが用意されており、効率よく
配置することによって、作業時間の短縮、材料(積層硬化樹脂、サポーター樹脂)
の軽減ができる。

また、ここで自動的にかかる作業時間、材料の量が算出される。
(トータルの見積りが可能)

3)スタート!インクジェットのヘッドが稼動。薄っすらオブジェクトのシルエット
が見える。積層硬化樹脂は紫外線で硬化する。光ってい見えているのは紫外線の
ため見詰てはいけない。


4)今回のオブジェクトの大きさで(高さで決まる)約5時間。積層ピッチの単位を
考えれば、うなずける時間です。

5)完成物の周りにはサポーター樹脂が付着しており、Water Jetで丹念に取り除く。
(サポータを表面から完全に落とすには苛性ソーダ1パーセント溶液に
1時間ほど浸します)

完成



■ 補足

今回は三次元デジタイザからインクジェット式積層造形装置(3Dプリンタ)へ一連の
作業を試みましたが、今回使用したインクジェット式積層造形装置(EDEN)の精度
を如何なく発揮するにはCADや3DのデータをそのままMagicsからEDENへ受け渡す
ことが精度的には合理的といえます。Magicsにて読み込みが可能なデータはCAD
データのみならず、3Dの汎用データ dxf、3ds、objデータなども対応しているため
工業製品のみならずエンターテイメント系、ラフなデザイン検討(ものによっては
その原型)など、活用範囲は広いといえます。

・下写真はその例1

左から歯車、蝶番のようなパズル、小さなスパナ。
それぞれ一回の出力で各部回転、機能をします。

・例2 (刀のツバ)
注:デジタイザは今回使用のものより精度の高い機材を使用しています。

上写真の部分拡大


左からオリジナル原型、光造型(原型比:100%)、EDEN(原型比:100% ファイン
サーフェイサー塗布)


左からEDEN(原型比:120% ファインサーフェイサー塗布)、製品_鋳物(左EDEN
からの出力結果を原型として)サンドブラスト仕上げ

ちなみに、今回造型対象とした「木彫りのお地蔵さん」は、
三次元デジタイザ使用時間:1時間 × 720円
積層硬化樹脂:230g × 340円/10g
(勿論、中抜きをすれば使用樹脂の量は少なくてすみます)
サポーター樹脂:50g × 220円/10g
インクジェット式積層造形装置 使用時間:5時間 × 1,380円
合計 16,540円 (2010年2月現在)

※ 造型物の中抜きをし、三次元デジタイザを使用せずデジタルデータから直接の出力を
した場合はさらに価格を抑えることができます。経年変化については、導入から日も
浅いので経験測がないが、薄い形状のものでも反りなどの現象はほとんどない。


■ まとめ
埼玉県産業技術総合センターの開放機器は埼玉県内の企業、個人に関わらず使用する
ことができます。3Dプリンター導入を検討されている方、手ごろな価格で試作に取り
組みたい方はまず、こちらで実体験されてみてはいかがでしょうか。また、機材、
データの取り扱いについては、担当職員が基本2,400円/1時間にて対応。その点におい
ても安心な体制となっています。
デジタルデータについては初期シミュレーション(確認)についてはメールでの受付
も対応されるなど使用者の便宜対応をはかられています。
JIDAでも近年3Dプリンターのセミナー、勉強会が盛んにおこなわれておりますが、
今回の取材を通しJIDAの方々が実際に自らのデザインデータを出力してみる契機に
なればとの思いで取材をいたしました。
今回、一から丁寧にご対応、ご指導頂きとても有意義で落ち着いた取材ができました
ことを造形装置担当:町田様、三次元デジタイザ担当:高橋様には心より御礼申し上げ
ます。
町田様の研究は、AXISなどにも取り上げられ、研究者、デザイナーとしての立場から
の視点で現場とのハブ機能を努められています。
また、同センターでは多くのセミナー、技術相談を受け付けており産業技術に関する
課題に対し真摯に取組まれています。


■各機器説明
・三次元デジタイザ
機器分類:測定機器
メーカー名:Steinbichler
型番等:COMET VarioZoom400
装置概要:複雑な立体形状を測定しCADデータにすることができる非接触型の
三次元測定機
主な仕様:測定範囲430×330×330㎜、測定点数1280×1024、
精度±0.08㎜
使用料(1時間当たり):720円

・インクジェット式積層造形装置
機器分類:設計・加工機器
メーカー名:OBJET社
型番等:EDEN250
装置概要:切削工法では困難な自由曲面やアンダーカットなどを持つ3次元複雑
形状を実体化(造形)することができる装置。
試作品、モックアップ、形状確認用模型など。
主な仕様:最大造形サイズ(X:240mm、Y:254mm、Z:200mm)
使用料:(1時間当たり) 1,380円
消耗品:積層硬化樹脂:340円/10g サポーター樹脂:220円/10g

※造形には両方の樹脂消耗品が必要になります。
※用意されている樹脂は1種類。持ち込み要相談(機種対応品に限る)。

・使用価格等は下記にリンクをさせて頂きました。ご参考まで。

埼玉県産業技術総合センター 関連情報
・トップページ
http://www.saitec.pref.saitama.lg.jp/

・開放機器
http://www.saitec.pref.saitama.lg.jp/kaihou/kikilist.html

・三次元デジタイザ
http://www.saitec.pref.saitama.lg.jp/kaihou/kiki/KikiData56.html

・インクジェット式積層造形装置
http://www.saitec.pref.saitama.lg.jp/kaihou/kiki/KikiData503.html

・ものづくり開発支援研修
http://www.saitec.pref.saitama.lg.jp/training/cad/cadcam.html



望月 清晴

武蔵野美術学園版画課副手を経て
木版画、ガラス工芸、FRP造形、舞台美術、デジタルコンテンツ制作などを経て
有限会社T4を設立(1999年)代表取締役
・インダストリアル、プロダクツ、グラフィックデザイン
・3Dソフトウェア開発 及び コンテンツ制作
・Webシステム構築、デザイン及びモバイルコンテンツ制作
・映像制作(3DCGアニメーション、ドキュメント、e_ラーニング)
武蔵野美術学園 デザインコース講師
CSAJ(日本コンピュータソフトウェア協会)正会員       

更新日:2012.01.06 (金) 08:30 - (JST)