• 3Dプリントしたものの表面を滑らかにしてみました

    最近は3Dプリンタで型をプリントして、シリコンゴム部品を成形するのにハマってます。

    だいぶ色々分かってきて、ちゃんとしてものが作れるようになってきましたが、さらなる欲望として「外観面をきれいにしたい」というのがあります。

    3Dプリンタでプリントしたものは表面がかなり凸凹しており、その凹凸がシリコンゴム部品に転写されてしまいます。

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    ※ここで言っている3Dプリンタは個人でも買えるようなFDM方式(熱溶解積層法)のものです

    部品の機能を確認するだけだったら表面が多少凸凹していても問題無いことが多いですが、やっぱり見た目が大事なときもありますからね。

    実は以前にもプリントした型の表面をきれいにすることにトライした記事を書いたのですが、このときは我流でやってました。

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    3Dプリンタでつくった型でうまく部品を分離させるための処理をいろいろ試してみました

    前回は3Dプリンタでつくった型で樹脂部品を成形しようとしたけど、うまく分離できずに型が壊れてしまった、というところまで書きました。今回はその問題を解決するために、型の表面に処理を施して型離れが良くなるようにしようとトライした過程を書いていきます。

    その後、型のプリントにも慣れてきて色々調べて得られた知見も増えてきたので、今回改めてチャレンジします。

    プラモデルの仕上げ技術が非常に役に立つ

    ネットで検索していると3Dプリンタの表面の仕上がりの悪さに苦労している方は多いです。

    それをどうにかするアプローチはいくつかあるのですが、ひとつは溶剤を使って溶かして凸凹を無くすというケミカルな方法。

    これは溶剤を塗るだけなのでお手軽感はありそうです。

    ただ、この方法に対して個人的に問題だと考えているのが

    • ネット上の画像を見ると完全には平滑にならない
    • 使い切らなかった溶剤の処理が面倒
    • 自分の健康への影響

    という点です。

    下二つはやり方次第でどうにかなるとは思いますが、溶かすというのはやはり仕上がりをコントロールするのが難しそうです。

    そこでもうひとつのアプローチとして「頑張って磨く」というのがあります。

    この方法だとなんと言っても技術と労力が必要という問題がありますが、仕上がりのキレイさを優先するならこの方法になるでしょう。

    実際の量産製品用の金型でも、表面の滑らかさが要求されるものの最終仕上げは職人さんの手による磨きらしいですしね。

    今回は3Dプリント品の磨きですがプラスチックの磨きに関してはネット検索するとかなりの量の情報が出てきます。

    というのも、プラモデルやガレージキットのガチ勢の間では磨き工程はある意味で基本技術となっているからです。

    私はプラモデルは組み立てるだけで「わ〜い」となって終わりだったので磨きについては知らなかったのですが、ネット上の情報をありがたく頂戴して、仕上げ工程にチャレンジします。

    大まかな流れ

    今回私がやった工程を並べると

    光硬化パテで大きな凸凹の「凹」を埋めて、やすりがけ(2回繰り返す)

    サーフェイサーを吹いて細かい「凹」を埋めて、耐水ペーパーでやすりがけ(2回繰り返す)

    タミヤコンパウンドで磨き(細目→仕上げ)

    という流れです。

    要求される仕上がり具合によってはここまでやらなくても大丈夫だと思いますが、今回は何をやるとどこまでキレイになるのかを確認するためにバッチリやってみました。

    実際にやったことと出来映え

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    上の写真は3Dプリントしただけの状態です。

    写真だと分かりづらいかもしれませんが、表面がかなり凸凹してます

    まず最初にだいたいの平面をつくるために光硬化パテで「凹」を埋めました。

    3Dプリンタの場合、凹凸が大きいので「凸」を削って平面を出そうとするとかなりの量を削らないといけないので、パテで埋める方が手間がかからないと思ったからです。

    光硬化パテを使ったのは単純に作業時間を短縮したかったからなので、気長に固まるのを待てる状況であれば普通のパテで大丈夫だと思います。

    光硬化パテを塗った状態が下の写真。

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    薄く均一に塗らないと後のやすりがけでうまく平面が出ないので、気をつけましょう。

    ただし、「凹」が埋まりきっていないと後でリカバリー出来ないので、そちらも注意です。

    パテが固まったら400番の紙やすりをかけます。

    「凹」からはみ出したパテを削り取るイメージです。

    パテを盛って紙やすりで削る作業を2回繰り返しました。

    これは上で書いた通り、「凹」が残ってしまうともう直せないので、念の為です。

    器用な人は一発で出来ちゃうと思いますけど、私は不器用なので。

    ここまでの作業後の状態が下の写真です。

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    「凹」が埋まっているのが分かりますでしょうか?

    これが終わりましたら次は【サーフェイサー】を吹き付けてさらに平面を整えます。

    先ほどのパテは3Dプリンタの凸凹を埋めるのが目的でしたが、今度はやすりがけで出来た傷を埋めるのが目的です。

    サーフェイサーにもいくつかタイプがありますが、今回はスプレータイプのものを使いました。

    吹き付けた状態が下の写真です。

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    私が使ったサーフェイサーはグレーのものですが、塗装するわけでなければ何色を選んでも良いと思います。

    サーフェイサーが乾いたら耐水ペーパーの1000番を使って、水に濡らしながらやすりがけします。(水で流しながらやらないとすぐに目詰まりしてしまうため)

    この作業も2回繰り返しました。

    その後の状態が下の写真です。

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    グレーの部分が傷に埋まったサーフェイサーですね。

    この時点で指で触った感じはかなり滑らかになっています。(見た目は汚く見えますが)

    そして仕上げとしてコンパウンドで磨いていきます。

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    今回はタミヤコンパウンドとコンパウンド用クロスを使いました。


    タミヤさんは本当に何でも揃ってますね。

    サーフェイサーとやすりがけの時点でかなり滑らかになっていたので、今回は「粗目」は使わず、「細目」→「仕上げ目」の順で磨きました。

    ここまでやると塗装もしていないのに光沢が出てきています。(写真ではうまく伝わらないので省きました)

    以上で作業完了です。

    表面状態のまとめが下の写真です。

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    なんだか分かるような分からないような。。。

    でも現物を触ると明らかに滑らかに仕上がっているのが分かります。

    肝心の部品の仕上がりは?

    3Dプリントしただけのものと磨いたものでそれぞれシリコンゴムを成形し、表面の出来映えを比較しました。

    上が3Dプリントしっぱなし、下が磨いたものです。

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    差がハッキリ出てますね。(濃い白で見えるのは接地面側が透過して見えているものです)

    ただ、よく見ると磨いた方もうっすらと筋模様が残っています。触った感じは全く段差は感じられないんですけどね。

    型表面の材質の違いによってシリコンに与える影響が微妙に変わるのでしょうか?

    もしかしたらクリア等でコーティングして均質化すると改善されるかもしれません。

    あと、やってみて感じたのは「3Dプリントしっぱなしの方も悪くないかな」ということ。

    プリントの段差」と分かっていると残念な感じがしてしまいますが、その先入観を取っ払って「シボ面」みたいなもんだと思えば、表面の質感が出るとも言えます。

    結局はお好みということで。。。

    今回は比較的単純な形状のものでしたが、もっと複雑なものを磨こうとするとかなりの技術が必要になりそうです。

    溶剤で溶かす方法とうまく使い分けられると良いかもしれませんね。

    2016.12.21追記

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    カテゴリー: 機械設計の話

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