デルタ型3Dプリンターを作る。(1) -アルミフレームとか

そろそろ2台目の自作3Dプリンターを作ろうと思い、いろいろと調べて今度はデルタ型の3Dプリンターを作ることにしました。そこでまずは骨格となるアルミフレームを買いました。

2台目の自作3Dプリンターはデルタ型

1台目の自作3Dプリンター”Prusa Mendel i2“を作ってからもう1年以上も経ち、その間にいろいろな物をプリントしたり、この3Dプリンター自体を改良したりしてきました。そこそこ楽しんでいるのだけど、Prusa Mendel i2の限界も分かってきたし、新しいものにもチャレンジしてみたくなって来たので、2台目の3Dプリンターを作ることにしました。
いろいろなタイプの3Dプリンターがあるけれど、やっぱり一度は作ってみたいのはデルタ型の3Dプリンター。一時期のデルタ機ブームは下火になっているような気もするけれど、それでも動きが面白いし、構造もシンプル、情報もネットに沢山あるのでデルタ型の3Dプリンターに決めました。

とにかくアルミフレームなどを買う

デルタ型といってもRepRap wikiを見ただけでもたくさんの種類があります。躯体にアルミフレームを使ったものやリニアシャフトを使ったもの、キャリッジにベアリングやローラー、リニアレールを使ったものなど、種類がいろいろあってどれが良いのか迷いますね。もちろん費用の面でも。
ただ自分の性格からして迷ってしまうと結局何もしないで終わってしまうということが多々あるので、とにかく何かを始めないと進まないので、まずはアルミフレームを買いました。それとアルミフレームに合わせた六角穴付ボルトと四角ナットなども準備しました。

・Category:Delta -RepRapWiki

・2020アルミフレーム

まずはデルタ機の躯体フレームにする20mm角のアルミフレーム。2020タイプですね。この定寸品をモノタロウで購入しました。デルタ機のベースとなる三角形の辺に使用する、長さ300mmの2020アルミフレームを下面(2段)用6本と上面用3本の合計9本。あと3つの柱用に長さ600mmの2020アルミフレームを3本を購入しました。

2020のアルミフレームの断面は下図のようになってます。(モノタロウにあった図を写しただけですが。)

ちょっと溝の幅が広いような気がしますが、表面はアルマイト仕上げ。断面は綺麗です。真ん中に空いている直径4.2mmの穴は、M5のタップを切るのに丁度の大きさになっています。

・六角穴付ボルト M5-10mm

2020のアルミフレーム用のM5の六角穴付ボルト。ワッシャーとナットはユニクロームにしたのでステンレス製でなくても良かった。それよりも今計算してみると1パック40個入りでは数が足りないです。ちなみにM5の六角穴付ボルト用のレンチは4.0mmです。

・四角ナット(板ナット) M5

なぜかモノタロウでは普通の四角ナットは売っていません。いや、売っているのだけど厚さが書いていなかったり、一箱1500個入りとか数が多いものしかありません。しかも、モノタロウのアルミフレームのレビューに寸法が合うのが売っていないと書いてあったので、四角ナットは近所のホームセンターで買いました。このM5用四角ナットのサイズは幅8mm×奥8mm×高さ2mmです。ユニクローム。

・ワッシャー M5

普通のM5用のワッシャー。近所のホームセンターで購入。直径12mm、厚さ0.8mm。ユニクローム。

・ばね座金(スプリングワッシャー) M5

う～ん、四角ナットとワッシャーと一緒にばね座金も買ったのだけど、要らなかったような気がする。ユニクローム。

2020アルミフレームとM5ボルトの関係

2020アルミフレームは、溝の大きさからM5の四角ナットしか使えません。なので取付けの為に使うボルトはM5となります。そうすると長さ10mmのM5六角穴付きボルトと3Dプリントするパーツとの関係は下の図のようになります。

M5ワッシャーを使用するならば、バーツの厚さは3.2mm～5.7mmの間、ワッシャーを使わない場合は4.0mm～6.5mmとなります。今回は2020アルミフレームとプリントするパーツのボルトを通す部分の厚さを5mmにしようと思っているので、計算して10mmの長さのM5ボルトを選びました。

デルタ機を作る上で押さえておきたい寸法

処理速度の問題はあるようだけど、ファームウェアのMarlinをデルタ機に使うことが出来ます。すなわち「Arduino Mega2560 R3」＋「Ramps1.4」の組み合わせのコントローラーでの使用が可能。そこでMarlinで設定をする時に押さえておきたいデルタ機の寸法が幾つかあるようです。それがどの寸法なのか分かりやすい図になっているのがSteve Graber氏が2012年にGoogle+に投稿したコレ。

引用元:Steve Graber”CERBERUS 3D PRINTER OFFSETS”-Google+

この図凄いですね。330万回以上表示され、4万4千回以上ダウンロードされています。僕もこれを参考にさせて頂きます。他のファームウェアやコントローラーを使ってもこの寸法を押さえておけば大丈夫みたいです。

・Steve Graber -Google+

他には、寸法図とMarlinのコマンドを一緒に説明しているJohn Socha-Leialoha氏のブログJOHN’S MODEL MAKINGにある3DR “Simple” Delta Printer Firmware Settingsや、ドイツ語だけどMarlinの設定を分かりやすく説明しているM.A. Buth氏のブログ3D Print: Technology & BusinessのFirmware und Slicer beim Rostock einstellenが参考になりそうです。
もちろん参考になる日本語のブログもたくさんあるので今後、いろいろと紹介させていただきたいと思っています。

・3DR “Simple” Delta Printer Firmware Settings -JOHN’S MODEL MAKING

・Firmware und Slicer beim Rostock einstellen -3D Print: Technology & Business

だけど先は長そうです。

Thingiverseなどを探せばデルタ機のパーツデータがたくさんあるけれど、2台目の3Dプリンターを作る今回は、3DCADを使えるようになりたいし、3Dプリンターのハード面やソフト面についても理解したいので、パーツも自分で作っていきたいと思っています。なので完成するのはまだまだ先になりそうですが、進捗状況を少しづつこのブログにアップしていきます。この「3Dプリンター作る!」というブログ名に名前負けしないように頑張ります。

種類	数	値段(円)	備考
2020アルミフレーム(l=300mm)	9	3,006	334円/本@モノタロウ
2020アルミフレーム(l=600mm)	3	2,007	669円/本@モノタロウ
六角穴付ボルト M5-10mm	1パック	582	SUS 40本/パック@モノタロウ
M5四角ナット	1パック	218	50個/パック
M5ワッシャー	1パック	218	140枚/パック
M5ばね座金	1パック	218	150枚/パック