光造形３Dプリンターで小型変形メカを作ってみた【関節検証】

光造形の3Dプリンタで小型の変形メカが作れるのかの検証結果をまとめてみました。色々試した上での自分なりの結論になっているため、参考になればうれしいです。

検証内容

　稼働軸を３Dプリンタ製で作る為に用意した私の作業環境を書きます。

作業環境
　・レジン：RESIONE　TH-Tought74 V2
　・プリンター：ELEGOO MARS4 Ultra
　・モデリングソフト：Fusion
　・真鍮：0.8mm
　・洗浄：IPA、超音波洗浄機
　・硬化：360° Foldable UV Lamp

軸の検証
・１方向の回転軸A
・１方向の回転軸B
・ボールジョイント

クリアランスの検証
・0.05mmの隙間を空けてください。これで、組み立て時にぴったりハマるはずです。一度はめたら抜けないです。
・動きをつけるのであれば0.06mmの隙間を空けてください。
・ゆるめにするなら0.07mmの隙間を空けてください。ちょっとぐらぐらします。

レベリング精度の検証
・レベリング精度が悪いと、垂直な壁を印刷した時に、細かな擦り傷が大量に入ります。レベリングずれのサインです。
・市販ジョイントや0.8mm真鍮などの市販品で印刷精度を確認する手段もあります。例えば、0.8mm真鍮穴を印刷した際に、0.9mm穴にぴったり入れば正しいが、0.92mm～0.94mm穴でないと0.8mm真鍮が入らない場合、レベリングがずれています。洗浄不足の可能性もあるので、要確認が必要です。

１方向の回転軸A

凸側：どこまで小さくできるかを検討した結果、0.8mm真鍮を打つ前提で2.3m軸あたりが限界でした。力を逃がすためのスリットをいれるのもありです。抜き差し前提ならスリットは必要です。
この接続のデメリットは、左右からサンドイッチしないと抜けてしまうリスクがあります。しかし、分解が安易にできるというメリットでもあります。

凹側：内径を2.42mm、外径を4mmにするのが限界でした。コツとして、凸軸の半径＋0.06mmで内径を設計すると、きつめの関節になります。

１方向の回転軸B

凸側：4mmの広い部分と2.7mmの細い部分として作るのが、0.8mm真鍮を打つ前提で強度の限界を感じました。
凹側：どこまで小さくできるかを検討した結果、4.12mmの広い部分と2.82mmの細い部分として、はめた後に抜けないような出っ張りを設けました。
一度はめたものを抜くと、爪が折れて固定できなくなるので、そこがデメリットですが、スリムに組み込めるメリットと天秤です。

ボールジョイントの失敗

ボールジョイントは、組み立て時に割れたり、そのうち劣化してしまうので、市販のボールジョイントを使うのが現状は最適解でした。
ボールサイズは、0.8mm真鍮を打つ前提で4.0-4.5mmあたりが耐久性を考えると限界だと思われます。
レジンでボールジョイントを作る場合、組み立て時に割れてしまうリスクと、上手く導入できたとしても、使っているうちにゆるみが発生します。
悪いことは言わないのでホビーベース(HOBBY BASE) 関節技 ボールジョイントダブル ダークグレイ プラモデル用パーツ PPC-T131あたりのメーカー品をおすすめします。
ボール側だけは、RESIONE　TH-Tought74 V2製にして、受け側を市販ジョイントにするのはありです。

以上が、関節について、現時点で私が使用しているものです。