Nexa3D xCure
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はじめに このチュートリアルでは、パターンを使用して金型を製作するプロセスを省略し、3Dプリントで直接金型を作成します。このチュートリアルは、より高度な技術を使ったプロセスや高温エポキシに必要な特別な機器を持たない人のための、簡便な炭素繊維プロセスです。 このチュートリアルでは、すでに境界モデル化されたFFFプリントを受け取り、それを離型剤でコーティングしてから、シンプルなハンドレイアップ成形で炭素繊維パーツを製作します。化粧品以外のパーツは、金型から直接使用することができますが、3Dプリント解像度とハンドレイアップ成形の制限により、表面が若干損なわれます。仕上げを完璧なものにするために、XCRコーティング樹脂を塗布し、高品質な仕上げのためにフラットにして研磨します。 マテリアル（材料素材）の相性 エポキシ樹脂との離型性に優れたPET-Gフィラメントを推奨します。ABSは、エポキシ樹脂との離型性が悪いため、金型の直接材料素材としては避けるべきです。 3Dプリント後は、離型剤を使って型を整える必要があります。このプロセスで最も信頼できる離型剤はPVA離型剤です。これは層の線を滑らかにすると同時に、エポキシ樹脂から確実に離型することができます。 このプロセスで得られた金型は、エポキシ・ポリエステルやビニールエステルなど、ほとんどの従来の樹脂システムで使用できます。一般的にこの方法で作られた金型は、ハンドレイアップ成型（バキュームバッグの有無にかかわらず）に最も適しています。また、樹脂注入（Resin Infusion）による加工も可能ですが、3Dプリントは一般的に100%の気密性を確保できないため、エンベロープバッグ法を使用する必要があるかもしれません。このプロセスで作られた金型は、プリプレグ（FRP材料）製造に使用されるような高温硬化には適していません。PETGのHDT（荷重たわみ温度, Heat Deflection Temperature)）を理論的に超えていなくても、真空バッグのストレスによって過度の反りや歪みが発生することがわかっています。 必要なマテリアル（材料素材）と装置 Ultimaker S5 大型で使いやすい3Dプリンターで、すぐにプリントできるマテリアル（材料素材）エコシステムを備えています。 Clariant PET-G 手頃な価格で汎用性が高く、使いやすい3Dプリントマテリアル（材料素材）です。 プロセス １．プリント製作 金型を設計して3Dプリントし、レイアップに必要なフランジやエクステンションを追加します。直接プリントした金型には、離型性に優れたPET-Gを使用することをお勧めします。より高い解像度でプリントすることで、離型が容易な滑らかな型の表面が得られます。今回は、CURA Slicerの「標準」設定で、0.15mmのレイヤー高さで印刷しました。可能であれば、パーツのリリース方向と平行にレイヤーが印刷されるようにパーツを配置すると、印刷面による機械的なロックを減らすことができます。ただし、ドラフト角が5度以上であれば、レイヤーラインがリリース方向に対して垂直であっても、良好なリリースを得ることができます。 ２．離型剤の塗布 PET-Gはエポキシ樹脂のような離型性を持っていますが、金型からパーツを確実に離すためには離型剤が必要です。このプロセスでは、非常に早く確実に離型できるPVA離型剤をお勧めします。PVAは、金型表面に均一なフィルムをワイプ（布）やブラシで一度に塗布します。このコーティングは自由に塗布していただいて構いませんが、流れを起こすほど塗ってはいけません。塗布後にPVA離型剤は室温で乾燥させる必要がありますが、通常は30分ほどかかります。 ３．パーツの貼り合わせ 今回は、ラミネートレジン「EL2」を使用しています。レジンと硬化剤は正確に完全に混合してください。最初の容器から2つ目の容器に注ぎ、混ざりきらい部分がないように再度混ぜるのがベストです。 カーボンを敷き詰める前に、金型にレジン膜を張っておきます。手作業でラミネートする場合は、可能な限りレジン上にカーボンを敷き、下から樹脂で生地を濡らすようにします。こうすることで、適切な湿り気が得られ、エア混入を減らすことができます。小さな複雑なパーツにはラミネートブラシが必要ですが、大きなパーツや平らな成形品には、ローラーやスキージを使うと濡れ出しがスムーズです。湿式レイアップ（Wet-Lay-Up）では、通常、繊維とレジンの割合が1:1になるようにします。つまり、100gの繊維に対して約100gのレジンを使用します。 厚さ3mm以下のパーツであれば、通常は1回の作業ですべての層を積層することが可能です。厚みのあるパーツの場合は、収縮の影響や熱暴走（発熱）の可能性を減らすために、複数の層に分けて積層する必要があります。 今回は、補強材を敷設した後、最終プライとしてピールプライを重ねることで、パーツ内側をきれいに仕上げ、後続の接着作業に適した表面を提供しています。ピールプライを積層した後、パーツを常温で硬化します。硬化時間は、硬化剤の速度や室温によって異なりますが、通常は12～48時間となります。 注意：混合したEL2レジンを混合用カップ底に5mm以上残したままにしないでください。熱暴走して危険な状態になる可能性があります。余ったレジンはトレイに流して表面積を増やしたり、熱した場合には容器を屋外の安全な場所に移動させたりする必要があります。 ４．仕上げ 脱型後、パーツの角部がきれいになるようにトリミングして仕上げます。今回は、32mmのパーマグリット・カットオフホイールを装着したDREMELの工具を使用しました。この工具は万能トリミングツールで、何時間も連続して使用できます。研磨ブロックで角部を調整し、#240ペーパーで仕上げました。XCRコーティングの仕上がりに満足している場合は、そのまま使用することもできますが、一般的には研磨を行うことで、より一貫したプロフェッショナルな仕上がりになります。 無料ダウンロード 3Dプリンタでカーボンファイバー部品の金型を作るには 3Dプリンタで直接カーボンファイバー部品を製造することで、時間とコストを節約しながら、丈夫で美しい部品を作る方法をお伝えします。下記、ご興味ある方は必見です。 ５．コーティング処理のための表面の準備 ピンホールやプリント層の線が出さずにきれいに仕上げるために、パーツにレジンやクリアコートを塗ります。良いコーティング面を作るために、表面を#400の耐水とドライのサンドペーパーで研磨して、パーツを準備します。 パーツに空洞や大きなピンホールがある場合は、レジンで埋めます。大きな空洞の場合は、フラッシュリリーステープでダムを作り、レジンが流れ出さないようにしてから、EL2ラミネートレジンまたはXCRコーティングレジンを使用して充填します。補修後は硬化させ、400番台のサンドペーパーで平らに戻し、パーツの表面と水平になるようにします。 ６．XCRコーティングレジンでのコーティング パーツ修正とサンディング研磨が終わったら、次は滑らかな光沢と耐久性のある仕上げのためのコーティングを行います。自動車用のクリアコートスプレーを使用することもできますが、今回は、非常に耐久性のある仕上がりになり、ブラシで簡単に塗ることができるXCRコーティングレジンを使用します。 パーツにXCRエポキシコーティングレジンを塗布します。通常、1回の塗布で1平方メートルあたり約300グラムです。混合用カップやブラシなどの無駄を考慮して、必要な量よりも多めに混ぜるようにしてください。硬化剤は、100：35の正確な比率でレジンに加える必要があり、小ロットの場合は可能な限り正確に行います（10分の1グラム以内の精度が望ましい）。1つのカップでレジンを混合した後、2つ目のカップに移して再度混合し、混合されていないレジンが滞留しないようにします。 ブラシを使って表面に薄く均一に塗ります。塗りすぎてしまうと、塗膜が流れてしまうので注意が必要です。塗布後、数分後に流れがないか確認し、余分なレジンをブラシで取り除きます。 表面の凹凸をカバーできていない場合など、1回目の塗装の仕上がり具合によって、2回目の塗装が必要になります。2回目の塗装は、1回目の塗装がBステージに達した時点で行います。Bステージは、手袋をはめた指でプリントに触れることで確認できます。粘着性があり、残留物がない状態で、XCRでは通常3時間程度ですが、室温によって異なる場合があります。2回目の塗布後は、気温にもよりますが、約12～24時間放置してレジンを完全に硬化させてください。 注意：混合したXCRレジンを混合用カップ底に5mm以上残したままにしないでください。熱暴走して危険な状態になる可能性があります。余ったレジンはトレイに流して表面積を増やしたり、熱した場合には容器を屋外の安全な場所に移動させたりする必要があります。 ７．研磨（サンディング／ポリッシング） XCRコーティングの仕上がりに満足している場合は、そのまま使用することもできますが、一般的には研磨を行うことで、より一貫したプロフェッショナルな仕上がりを得ることができます。 サンディング研磨のプロセスは、表面を素早く平らにするために使用できる粗いペーパーから始める必要があります。一般的には、＃400や＃800の耐水とドライペーパーで行います。ペーパーの目詰まりを防ぐために、この作業は濡れた状態で行うのが最適です。そして、最低でも＃1200までのペーパーで作業を行います。平らな部分や単一の曲面にはサンディングブロックを使用して、均一で平らな面を維持し、残りの曲面には沿ったペーパーを使用することができます。より細かいグレードの研磨剤に変更する際は、必ずパターンを洗浄して前のグレードの砥粒による傷を防ぐために水を交換してください。 1200番（またはそれ以上）の研磨剤を使った後、NW1研磨剤を使って最終的な研磨を続けます。よほど小さな部品でない限り、この作業は研磨機のフォームパッドで行うのがベストです。 多くのコンパウンドと異なり、「NW1」は水を必要とせず、すぐに乾いてしまうこともありません。このコンパウンドは、使えば使うほど細かくなる自己消化性を持っています。1回の作業で鏡面に仕上げることができます。バフで磨いた後、マイクロファイバークロスでコンパウンドの残りを拭き取ると、完成したパターンは鏡のような光沢になります。 ８．最終的な完成パーツ 2021 版 プロフェッショナル3Dプリンター購入ガイド 適切な3Dプリンタを選ぶのは難しいことではありません。あなたの用途にぴったりのプリンターを見つけてください。本ガイドでは、価格、素材、寸法精度などについて詳しく説明しています。

ヤマハ株式会社は、サクソフォンをはじめとする木管楽器の研究開発に、マスク式光造形（MSLA）方式の3Dプリンター「Form 4」を活用している。 同社が開発したのは、奏者の演奏動作を数値として計測するセンサー内蔵マウスピース「SMARTMOUTHPIECEⓇ(以降SMP)」だ。口腔内とセンサーをつなぐ細長く屈曲したトンネル形状は、金型でも切削でも製作が成立しない。この形状を、Form 4の高精細な造形と速い造形スピードによって、1日に最大5回の試作サイクルを回しながら作り込んでいる。 技術本部 研究開発統括部 先進技術開発部 音楽インタラクショングループの庄司哲郎主事に、Form 4と食品衛生法適合レジン「エキマテ」を組み合わせた研究開発の取り組みを聞いた。なお、同社が使用するForm 4をはじめとする機器は、遠藤科学を経由してFormlabs正規販売代理店のBRULEから導入している。 ヤマハの研究開発拠点。エントランスにミュージアムを併設し、楽器や音響機器の研究開発から実験までを担う施設だ。Form 4もこの拠点で稼働している。 感覚に頼ってきた演奏を数値で捉える  ヤマハは1967年に同社ブランド初のサクソフォン「YAS-1/YTS-1」を発売して以来、半世紀以上にわたって管楽器を世に送り出してきた。経験で培った技術と最新のテクノロジーを組み合わせ、近年力を入れているのが、音色や吹奏印象を数値で捉える取り組みだ。 研究を担う先進技術開発部 音楽インタラクショングループは、サクソフォンやクラリネットといった木管楽器を対象に、楽器本体の特性が放射される音や吹奏印象にどのような影響を与えるのか、そのメカニズムを実験や解析で明らかにしている。 楽器は奏者と一体になって初めて価値を発揮する。そのため近年は楽器本体だけでなく、奏者側の物理量、つまり演奏動作や呼吸も研究対象に加わってきた。庄司氏が課題と感じてきたのは、管楽器の演奏が定量化しにくい点である。 「自動車の開発では、人がどう運転しているかをきちんと測定します。しかし楽器の世界では、音は分析できても、奏者の演奏動作まではなかなか踏み込めていませんでした」と庄司氏は振り返る。 ギターやピアノと異なり、管楽器の奏者が主にコントロールするのは「呼吸」と「唇や顎の動き」であり、いずれも視覚的に確認するのが難しい。奏者に尋ねても「強く吹いている」「唇を緩めている」といった感覚的な答えしか得られなかった。データで確認できれば、分析や比較の幅が大きく広がる。この問題意識が、後のSMP開発につながっていく。 サクソフォンの演奏では、口をつけるマウスピースが重要な役割を果たす。マウスピースをあてたときの口の形と口の周りの筋肉の使い方をアンブシュアと呼び、これによって音色や音程が変わる。奏者がどのように息を吹き込み、どの程度リード（マウスピースに取り付け、振動して音を生み出す薄い板）を噛んでいるのか。庄司氏はこうした演奏時の物理量を計測する道具を求めていた。 先進技術開発部 音楽インタラクショングループの庄司哲郎主事。背後にあるのが光造形3DプリンターのForm 4だ。  金型でも切削でも成立しない「細長いトンネル」  SMPの核心は、口腔内の圧力を計測するために設けた細長い穴にある。口の中とセンサーをつなぐこのトンネルは、数mm程度の楕円形の断面を持ち、内部で3次元的に屈曲している。 「単なる細長い穴ではなく、内部で複雑に曲がっています。これは金型による成形では到底成立しません」と庄司氏は説明する。仮に金型で近い機能を持たせようとすれば、構造を分割して接着する必要が生じ、現実的ではない。切削でも同様に分割と接着が避けられない。 しかも、もともとのマウスピースとしての機能を損なってはならない。奏者が普段どおりに演奏できる状態を保ったまま、センサーだけを付加する必要があった。庄司氏はこの条件を「3Dプリンターでなければできない形状」と位置づける。 SMPは、口腔内圧力に加えて、リードの変位、マウスピース内部の音、外部に放射される音という4つの物理量を同時に時系列で計測する。リードの変位は赤外線の反射強度を用いて距離相当の値として捉えており、奏者がどの程度噛んでいるかというアンブシュアの状態を示す情報になる。 「もともとのマウスピースの機能を損なわずに、センサーだけを付加する。それが今回作っているものの肝です」（庄司氏） センサーで取得したデータは、イーサネットケーブルを通じてポータブルのADコンバーターに送られ、解析用の測定値として記録される。この測定器と楽器部品を兼ねたパーツが生まれる前は、チューブの先に圧力センサをつけた器具を奏者の口の横から挿入するしかなく、演奏に介入しすぎて自然な状態での計測ができなかった。アコースティック楽器の演奏というアナログな情報を、デジタルの数値として計測できるようになった点に、開発の意義がある。 SMPに関する詳しい情報はこちらから サクソフォンのネックに装着したSMP。側面部にセンサーを内蔵し、イーサネットケーブルで計測データを送る。口腔内とセンサーをつなぐ細長い屈曲トンネルは、金型でも切削でも成立しない形状だ。 試行錯誤を重ねてたどり着いた光造形 庄司氏が3Dプリンターを使い始めたのは、圧力センサー用の細長い穴が金型では製作できなかったことがきっかけだ。当初はFFF方式のプリンターを使っていたが、造形表面のざらつきが課題になった。サックスを吹く際には奏者は前歯を直接マウスピースに当てて演奏するが、この歯が接触する面が粗かったため不快感が強く自然に演奏できないとのフィードバックが出た。 次に表面品質を求めてインクジェット方式のプリンターを導入した。表面はなめらかになったものの、今度は奏者が口にくわえると苦味を感じる問題が生じた。材料を調べると口に入れる用途には適さないと分かり、別の方法を探すことになった。 その後、DLP方式のプリンターに切り替えてしばらく造形を続けた。ただし造形スピードが遅く、造形できるサイズも小さいという制約があった。 「造形スピードと造形サイズの制約を解消したいと探していたなかで、本体価格がリーズナブルで、オープンマテリアルモードに対応するForm 4にたどり着きました」と庄司氏は語る。Form 4の導入は2025年2月頃だ。 Form 4を選んだ決め手は、優先順位の高い順に造形スピード、材料交換の手軽さ、材料ラインナップだった。材料交換のしやすさは、それまで使っていたインクジェット方式のおよそ10分の1の手間で済み、稼働率を大きく高めている。 Form 4の内部。レジンタンクの上で、造形プラットフォームからマウスピースが立ち上がっていく。 エキマテとClear V5、2つの材料を適材適所で 口に入れる用途で奏者に安心して使ってもらうには、安全な材料であることが欠かせない。庄司氏が採用したのが、Expert Material Laboratories（以下、エキマテ社）が開発した食品衛生法適合のレジン「エキマテ」である。低アレルギーで苦味がなく、レジン特有の臭いもしない。 エキマテには、奏者の演奏感覚を左右する思わぬ利点もあった。マウスピースの伝統的な素材であるエボナイトは密度が1を超える硬質ゴムだが、エキマテもこれに近い密度を持つ。 「吹き心地が本物のエボナイト製マウスピースにそっくりだ、という評価を奏者からいただきました。これは偶然でしたが、材質への要求が厳しい奏者にフィットしたのは大きかったです」と庄司氏は話す。プロの奏者に使ってもらったところ、その仕上がりに驚かれた。歯を直接当てて骨伝導で素材の違いを感じ取る奏者の感覚は鋭く、わずかな材質の差も伝わってしまう。 一方で、Formlabs純正の「Clear V5」はパーツの耐久性が優れていた。そこで、口にくわえる部分にはエキマテを、計測データを送るイーサネットケーブルのRJ45コネクターを格納する部分には、Formlabs純正の高強度レジン「Clear V5」を採用し、2つの材料を組み合わせる構成に落ち着いた。 このコンビネーションを支えたのが、Form 4のオープンマテリアルモード（OMM）である。OMMはFormlabs純正以外のレジンも使用できる機能で、これがなければエキマテをForm […]

いつも大変お世話になっております。Brule Inc.です。 昨年から事業の統合などで世間を騒がせていたDesktop Metal社から遂に新体制のアナウンスがございました。それを記念して5月21日（木）にDesktop Metal社の新体制と新しくなった製品ラインナップとBruleで取り扱いのある金属３Dプリントラインナップを公開するイベントを開催することになりました。 参加は東京大学もしくはオンラインにていただけます。 新しくなったDesktop Metal社をご覧くださいませ。 イベント概要 開催日程：5月21日（木）14:00～16:00場所: 東京大学工学部５号館　４F多目的スペース 参加費: 無料 イベントの参加登録はこちらから イベントに関する問い合わせ：marketing@brule.co.jp