3D CAD Fusion 360を使ってSTLファイルの作成

3Dプリンターを使って作りたいモノをプリントするにはSTL形式の3Dデータが必要になります。

STL形式の3Dデータは
3D CADを使って自分で作成したデータをSTL形式の3Dデータに変換したり、
他の人が作成したSTL形式の3Dデータをダウンロードしたりして用意します。

3D CADは、Fusion 360が個人の非商用利用であれば無料で利用できて
3Dデータのダウンロードサイトから無料や有料でダウンロードすることができます。

FUSION360を使ってモデリングをしてSTL形式の3Dデータを作成し、プリントをしてみます。
使用しているプリンターはPrusa i3 MK3Sです。

こちらのページに特徴など書いてあります。

3Dデータ無料サイトを使って3Dプリンターで造形する方法はこちらです。

3D CADを使ってモデルの作成

今回はスクリュージャッキをプリントしてみます。

モデリングの説明を短縮するために面取りの工程は省いてあるので必要に応じて面取りをしてください。

おねじ側のモデリング

緑枠部のスケッチを作成を選択して
橙矢印部の平面を選択します。
(XY平面を選択しました。)

平面を選択したら
緑枠部の中心と直径で指定した円を選択して
橙矢印部の中心を選択して円を作成します。
(Φ20の円を作成しました)

円を作成したら
緑枠部のスケッチを終了を選択します。

スケッチを終了を選択したら
緑枠部の押し出しを選択
橙矢印部のプロファイルを選択
赤枠部に5を入力してエンターを押します。

5を入力してエンターを押したらモデルを動かして形状の確認をします。

形状の確認をしたら
緑枠部のスケッチを作成を選択して
橙矢印部のモデル上面を選択します。

モデル上面を選択したら
緑枠部の中心と直径で指定した円を選択して
橙矢印部の中心を選択して円を作成します。
(Φ8の円を作成しました)

円を作成したら
緑枠部のスケッチを終了を選択します。

スケッチを終了を選択したら
緑枠部の押し出しを選択
橙矢印部のプロファイルを選択
赤枠部に1を入力してエンターを押します。

1を入力してエンターを押したらモデルを動かして形状の確認をします。

形状の確認をしたら
緑枠部のスケッチを作成を選択して
橙矢印部のモデル上面を選択します。

モデル上面を選択したら
緑枠部の中心と直径で指定した円を選択して
橙矢印部の中心を選択して円を作成します。
(Φ10の円を作成しました)

円を作成したら
緑枠部のスケッチを終了を選択します。

スケッチを終了を選択したら
緑枠部の押し出しを選択
橙矢印部のプロファイルを選択
赤枠部に19を入力してエンターを押します。

19を入力してエンターを押したらモデルを動かして形状の確認をします。

モデルを動かして形状の確認をしたら
緑枠部の作成を選択して
橙枠部のねじを選択します。

ねじを選択したら
緑矢印部のねじを作成する面を選択
橙枠部のモデル化をチェック
赤枠部のOKを選択します。

モデル化にチェックを入れないと、ねじ形状が作成されません。

これでおねじ側の3Dデータができました。

めねじ側のモデリング

緑枠部のスケッチを作成を選択して
橙矢印部の平面を選択します。
(XY平面を選択しました。)

平面を選択したら
緑枠部の中心と直径で指定した円を選択して
橙矢印部の中心を選択して円を作成します。
(Φ10とΦ20の円を作成しました)

円を作成したら
緑枠部のスケッチを終了を選択します。

スケッチを終了を選択したら
緑枠部の押し出しを選択
橙矢印部のプロファイルを選択
赤枠部に20を入力してエンターを押します。

20を入力してエンターを押したらモデルを動かして形状の確認をします。

形状の確認をしたら
緑枠部のスケッチを作成を選択して
橙矢印部のモデル上面を選択します。

モデル上面を選択したら
緑枠部の中心と直径で指定した円を選択して
橙矢印部の中心を選択して円を作成します。
(Φ15の円を作成しました)

円を作成したら
緑枠部のスケッチを終了を選択します。

スケッチを終了を選択したら
緑枠部の押し出しを選択
橙矢印部のプロファイルを選択
赤枠部に-14を入力してエンターを押します。

-14を入力してエンターを押したらモデルを動かして形状の確認をします。

モデルを動かして形状の確認をしたら
緑枠部の作成を選択して
橙枠部のねじを選択します。

ねじを選択したら
緑矢印部のねじを作成する面を選択
橙枠部のモデル化をチェック
赤枠部のOKを選択します。

モデル化にチェックを入れないと、ねじ形状が作成されません。

これでめねじ側の3Dデータができました。

追加工

ここまででスクリュージャッキは完成しているのですが味気ないので
おねじ側に穴、めねじ側にローレットを追加します。

おねじ側

おねじ側に調整用の穴を追加します。

緑枠部の構築を選択して
橙枠部の接平面を選択します。

接平面を選択したら
緑矢印部の円柱面を選択して
橙枠部に角度を入力します。
とくに位相がないので0にします。

角度を入力したら
緑枠部の基準平面を選択
橙枠部で原点を表示
赤矢印部で基準になる平面を選択してエンターを押します。
(見えにくいです)

基準になる平面を選択してエンターを押したら
緑枠部のスケッチを作成を選択して
橙矢印部の作成した平面を選択します。

作成した平面を選択したら
緑枠部の中心と直径で指定した円を選択して
橙矢印部の中心を選択して円を作成します。
(Φ3の円を作成しました)

円を作成したら
緑枠部のスケッチを終了を選択します。

スケッチを終了を選択したら
緑枠部の押し出しを選択
橙矢印部のプロファイルを選択
赤枠部に-3を入力してエンターを押します。

-3を入力してエンターを押したらモデルを動かして形状の確認をします。

モデルを動かして形状の確認をしたら
緑枠部の押し出しを選択
橙枠部の作成を選択
赤枠部の円形状パターンを選択します。

円形状パターンを選択したら
緑枠部の軸を選択
橙矢印部の円柱側面を選択
赤枠部に4を入力してエンターを押します。

4をを入力してエンターを押したら
モデルを動かして形状の確認をして問題がなければ追加工のモデリングは終わりです。

めねじ側

めねじ側にローレットを追加します。

緑枠部のスケッチを作成を選択して
橙枠部のコイルを選択します。

コイルを選択したら
緑矢印部の上面を選択
橙矢印部の中心を選択
赤枠部に20を入力します。

20を入力したら以下のように設定します。
(プロファイルと直径は先ほど設定したものです)

• プロファイル
  モデル上面
• タイプ
  回転と高さ
• 直径
  20.0mm
• 回転
  0.1
• 高さ
  -5mm
• 角度
  0deg
• 断面
  三角(内部)
• 断面の位置
  中心
• 断面サイズ
  1
• 操作
  切り取り

設定をしたらOKを選択します。

OKを選択したらモデルを確認します。

モデルを確認したら
緑枠部のコイルを選択
橙枠部の作成を選択
赤枠部の矩形状パターンを選択します。

矩形状パターンを選択したら
緑枠部の方向を選択
橙矢印部のZ軸を選択します。

Z軸を選択したら
緑枠部に2を入力
橙枠部に15を入力
赤枠部の最適化を選択してOKを選択します。

最適化を選択してOKを選択したらモデルを確認します。

モデルを確認したら
緑枠部のコイルと矩形状パターンを選択(Ctrtキーを押しながら)
橙枠部の作成を選択
赤枠部のミラーを選択します。

ミラーを選択したら
緑枠部の対称面を選択
橙矢印部の対称面を選択
赤枠部の最適化を選択してOKを選択します。

対称面が見にくいですがXZ平面を選択しました。

最適化を選択してOKを選択したらモデルを確認します。

モデルを確認したら
緑枠部のコイル、矩形状パターン、ミラーを選択(Ctrtキーを押しながら)
橙枠部の作成を選択
赤枠部の円形状パターンを選択します。

円形状パターンを選択したら
緑枠部の軸を選択
橙矢印部の回転軸(Z軸)を選択します。

選択する回転軸は円柱側面でも可能です。

回転軸(Z軸)を選択したら
緑枠部にパターン化する数を入力
赤枠部を最適化を選択してOKを選択します。

パターン化する数の10、20，30の違いです。
今回は20にします。

最適化を選択してOKを選択したらモデルを確認します。

モデルを確認したら
緑枠部の作成を選択
橙枠部の点を選択します。

点を選択したら適当な位置に点を作成します。

点を作成したら
緑枠部のスケッチ寸法を選択して寸法を入力します。
中心から9.75mm、端面から5.0mmにします。

寸法を入力したら
緑枠部の線分を選択
橙矢印部の点を基準に適当に三角形を作成します。

三角形を作成したら
緑枠部の水平/垂直を選択
橙矢印部の線を選択
赤枠部の等しいを選択
青矢印部の線を選択し拘束をします。

拘束をしたら
緑枠部の三角形を選択(Ctrtキーを押しながら3つの線を選択)
橙枠部の移動/コピーを選択します。

移動/コピーを選択したら
緑枠部のコピーを作成にチェック
橙枠部に-10を入力します。

コピーを作成したら

緑枠部のスケッチを終了を選択します。

スケッチを終了したら
緑枠部の回転を選択
橙枠部のプロファイルを選択
赤矢印部の三角形を2か所選択します。

三角形を2か所選択したら
緑枠部の軸を選択
橙矢印部のZ軸を選択してOKを選択します。

軸を選択してOKを選択したらモデルを動かして形状の確認をして問題がなければ追加工のモデリングは終わりです。

STLファイルの作成

モデルを作成したら
緑枠部のコンポーネントで右クリック
橙枠部のSTL形式で保存を選択します。

形式

STL形式で保存を選択したら
緑枠部の形式でバイナリかASCIIの選択をします。

バイナリで保存すると容量が小さく
ASCII容量が大きくなります。

ASCIIで保存した場合、エクセルなどで開くことができますが
バイナリで保存したファイルは文字化けしてしまいます。

リファイメント

形式の選択をしたら
緑枠部のリファイメントの品質の選択をします。

STL形式のリファイメントオプションの高中低の違いです。

※プリント時間と使用フィラメントはモデルが小さくて差が見えなかったので、寸法係数500%での計算です。

STL形式のリファイメントオプションの高中低の三角形の数の違いです。

STL形式のリファイメントオプションの高中低の容量の違いです。

STL形式のリファイメントオプションの高中低のプリント時間、使用フィラメント量の違いです。
※モデルが小さくて差が見えなかったので、寸法係数500%での計算です。

出力

緑枠部の3Dプリントユーティリティに送信にチェックを入れてソフトを選択すると、選択したソフトに直接データを送ることができます。

保存

今回はバイナリの中で保存します。

自分の利用しているスライスソフトのprusa slicerは、ファイル名に日本語が入っているとエラーがでます。

これで3Dプリンターを使って造形をするのに必要なSTL形式の3Dデータが作成できました。

3DデータをGコードに変換

3Dデータが用意出来たらスライサーというソフトを使ってプリントする条件を設定してGコードに変換します。

このページでは簡単に紹介します。
こちらのページに詳しく書いてあります。

STLファイルをスライサーソフトで開きます。

STLファイルを開いたら

緑枠部で積層ピッチ
橙枠部で素材
赤枠部でモデル内部の充填密度を選択して
青枠部のスライス実行を選択します。

スライス実行を選択すると

シミュレーション値が表示されるので問題がなければ
緑枠部のGコードをエクスポートを選択します。
(Gコードは3Ｄプリンターを動かすプログラムです。)

GコードをSDカードに保存して、SDカードを3Dプリンターに接続をして造形をします。

動画

コスト

今回のスクリュージャッキを作成するのにかかったコストです。

積層0.15mmと積層0.3mmのスライス情報です。
• 積層0.15mm
  使用フィラメント2.0m
  プリント時間1h6m
• 積層0.3mm
  使用フィラメント2.06m
  プリント時間35m

なので
積層0.15mmの場合フィラメントが10.8円、電気代が2.64円
積層0.3mmの場合フィラメントが11.1円、電気代が1.4円
になります。

※フィラメントは1m5.4円、電気代は1h2.4円で計算しています。

今回使ったフィラメントはPLAでamazonで一番安いフィラメントです。
治具、取り付け具、工具などに使えるフィラメントもあるみたいなので後ほど試してみようと思います。

最後に

モデリングの説明が長く大変そうに見えますが、下の画像のように簡単なものであれば

1. 円を作成
2. 押し出し
3. 円を作成
4. 押し出し
5. ねじ

3つのコマンド、5手順で慣れてしまえば1分以下で作成することができます。

今回は補正をせずにプリントしたところネジが入らなかったのでタップとダイスを使ってねじをさらいました。

今度プリントの積層や補正を使ってネジをさらわずに入るように調整してみようと思います。