◇freeCAD⇒３Dプリント

freeCADの肝：視点を回転させるには

• まず、マウスのホイールを押しっぱなしにする、
• 一呼吸置いて、マウスの右クリック'も'押しっぱなしにする
• その状態でマウスを移動させる

この他、ホイール回転でズーム、ホイール押し込みドラッグで移動できます。

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 freeCad  のインストール

次のサイトから[Windows版64-bit innstaller]をクリック/インストールします。

freeCadダウンロード(https://www.freecad.org/downloads.php)"

[Thankyou! Support FreeCAD!」というページが出ますが、そのままでもよいようです。（少し寄付したい気もしますが）

FreeCAD-0.21.2-WIN-x64-installer-1.exeがダウンロードされます（バージョン番号は異なるかもしれません）。 クリックすればインストールされます。

 起動の確認と最初の設定

インストール確認後、Windowsの[start]-[全てのアプリ]-[F]-[FreeCAD 0,21]-[FreecAD]をデスクトップにドラッグします。

次の様にして図形パネルの背景色を変えることができますが、線の色のデフォルトとの関連上勧められません。
起動後「メニュー」⇒「編集」⇒「設定(P)」-「表示」-「色」で「◎単色」を選び色を選択します。

「メニュー」⇒「編集」⇒「設定(P)」-「表示」-「３Dビュー」の[アニメーションを有効]にもチェックを入れた方がよいかも知れません。3Dで面の選択を変える時に分かりやすくなります。

一旦、「メニュー」⇒「ファイル」⇒「終了」で終了します。

 スライサーのインストール

QIDI X-PRO用のスライサーを
QIDITECH/QIDISlicer(https://github.com/QIDITECH/QIDISlicer/releases)
からダウンロード・インストールします。

インストーラはQIDI X-PROの付属のUSB内にも入っています。

 作りたいもの

オシロスコープを少し上向きに設置するためのクサビ足。

現在次のような形でゴム製のクサビを挟んでオシロの向きを調整しているのですが、1個では不安定で、2個にするのは右と左で形が違うため同じクサビではだめ。

オシロの足の下に入れられれば良いのですが、少し邪魔なうえ、若干傾斜がきつくなる。

凡そ次の形のものを、少し傾斜を緩くして作ることにしました。傾斜は元が14°、作成するのは13°

 2Dで設計（スケッチ）

FreeCadは操作のフェーズをいくつかの「ワークベンチ」という形で選択するようになっています。 ワークベンチはコンボボックスで選択する形になっています。

Start Designで開始します。途中で描画可能になったところでSketcherに変わります。

 図（スケッチ）を描く場所を作る準備

ここではPart Designを使います。ワークベンチでPart Designを選び下の作業パネルの「新規作成」をクリックします。

ボディーを作成をクリック

スケッチを作成をクリック

ベース平面を選択し[OK]を押す

作業領域とツール群が表示されます。ツールは[>>]がついているものは折りたたまれた形になっていますので、展開しておきます。
この時ワークベンチはSketcherに変わります。

左のハンドル部(||)を掴んで移動できます。

ツールバーの並び、左端、右端に配置できます。ここではツールバーの一番下に配置しました

グリッド線をだします。グリッドにスナップするかどうかは後で設定を変えられます。

 画面の拡大/縮小と移動

• 拡大縮小：マウスホイール回転
• 移動：ホイールを押して移動

画面のサイズが右下方に出ます。

 閉じた多角形（ポリライン）を描く

ポリラインツールを選びます。単ラインを繋ぐことも可能ではありますが、点と点を結び付けるのはとてつもなく大変な作業です。Illustratorのパスの連結のような訳にはいきません。地獄です。

頂点を順にクリックしていけば連続した線が得られます。前のポイントとの距離や角度が表示されます。
打ち間違った場合はCtr-Zで取り消すことができます。

最終的に開始点と終了点を合致させると、線の色がオレンジに変わり、閉じた図形が出来たことが示されます。オレンジ色にはならないこともあります。閉じた図形を作るのは場合によっては簡単、場合によっては神業が要求されます。

ただ、この線を閉じる作業が、運が悪いと、とてつもなく難しく、別途記事にします。
突然グリッドが消え空間表示が２Dでなくなった場合、ワークベンチを[Sketcher]に切り替え、上面表示に切り替えた上で、左のコンボビューの「モデル」のSketchを右クリックし[スケッチ編集]を選びます。
こういう突然空間表示が変わるのは本当に苦手です。自動で次のフェーズにということでしょうが、空間を勝手に変えるのは絶対にやめてもらいたい。これだけでこのソフトを首にしたくなる！！！！

頂点をドラッグすることにより図形を変更することができます。ただし、頂点によっては、条件拘束がかかっており、横方向にしか動かないなど制限があります。

 長さなどの条件拘束を行う。

線の長さ、角度等を数値で定めていきます。

長さを定めたい線を選んで、水平距離拘束をクリックします。

選んだ線の長さがでます。望む値に変更します。

 

全ての線、角度を拘束します。現状のまま拘束する場合は値はそのままにします。

既に設定してある拘束を解除するには、拘束数値または補助線をクリックし、選択状態とし、Delキーをおします。

拘束値を変更するには、左のコンボビューの「モデル」の中の拘束要素を右クリックし、「値を変更」を選択します。
(図上の拘束要素をクリックするとダイアログが表示されることもあるようです)

右の出っ張りの斜め線の角度を60°に拘束した上で、左の長い斜め線を20°,13°,5°と変更してみます。 左端の線には拘束をかけていないので、角度を変えるとそれに応じ長さが変化します。

-- 20度 --

-- 13度 --

-- 5度 --

最終的に次の形にしました。右端の線には拘束をかけていません。

 閉じた図形（面）の作り方

最初に作成したとき、うまく閉じることができなかった場合、 地獄のように難しい作業になります。

• 一致拘束は機能しません
• ポリラインのプロパティにcloseはありません
• 「幾何制約の検証」は存在しません
• 「スケッチの検証」は無効です

今回はうまく閉じない点（線）を削除し、別途直線で繋ぎました。たまたまうまく重なり図形を閉じることができました。
しかし「過剰拘束」状態になり、コンボビューの「モデル」の中の過剰拘束要素と思われる要素を選択しdelで削除しました。 過剰拘束はコンボビューのソルバーメッセージに表示されます。括弧内に過剰要素番号が表示されます。要素はConstraintsリストに表示されます。

 立体化（押し出し）

Sketcherを終了し、Padで押し出しにより３D化します。

コンボビューのタスクで[閉じる]を実行
 または
コンボビューのモデルツリーのSketchを右クリックし、[編集を終了」を選択します。
編集用ツールバーやグリッドが消えた意味の良く分からない画面になります。斜め方向からの図となることもあります。
コンボビューが「モデル」となっている場合ツリーが表示されますので、「タスク」を選びます。
スケッチツールリストからパッドを選びます。

押し出しの長さを指定します。（ここでは30mm)

ツールバーの3次元表示ボタンを押し、図面右上の座標ハンドルで向きを変えます。
「メニュー」⇒「編集」⇒「設定(P)」-「表示」-「３Dビュー」の[アニメーションを有効]にもチェックを入れておけば、表示向きを変更が分かりやすくなります。

 保存

名前を付けて保存すると、次のようなアイコンのファイルが作成されます。

 3Dプリンタのスライサー用出力する

作成したモデルを3Dプリンタ用のスライサーに出力するには、STL形式でファイルをエクスポートします。
コンボビューのモデルでBodyを選択し、ファイルメニューでエクスポートします。ファイル形式はstlを選びます。

この例では
 kusabi_01-Body.stl
に出力しています。

 スライサーで読み込み

SIDISlicerを起動し、「ファイル」⇒「インポート」⇒「STL/3MF....のインポート」で、.stlファイルをインポートします。
モデルが印刷プレートの乗った形で表示されます。

 基本画面操作

ドラッグで画像の向きを変えられます。ホイール回転でサイズを変えられます。ホイールを押してドラッグで位置を変えられます。

 設定(中抜き,温度など）と出力

3D印刷に関する多くのパラメタを設定し、3Dプリント用のデータファイル(.gcode)に出力します。

「プリント設定」⇒[インフィル]で内部充填度を指定できます。0%で空、100%で完全充填です。２０％がデフォルトです。今回は上に物を載せるので少し多く,30%にしてみました。

「フィラメント設定」；今回使うフィラメントはTPU(ゴムライクらしい）で、印刷温度は200～230となっています。デフォルトは210です。少し高めの220にします。

「プレート」に戻り[スライス実行]をクリックします。

出力に関する情報がでますので、確認し、[エクスポート]をクリックします。

この例では
 kusabi_01-Body.gcode
に出力しています。

 ３Dプリンタで出力

.gcodeファイルをUSBに入れ、３Dプリンタに挿します。ファイル選択アイコンでUSBを選択し、その中から対象ファイルを選択します。で印刷が開始されます。□で停止です。
印刷開始前にフィラメント装填などの作業があります。

印刷は50分程かかりました。

 失敗

幾つか失敗しました。

• TPUフィラメントで作ったものが、途中から壁面が崩れ、充填度３０％の中身が見えるようになった。 押すと硬めのスポンジのような感じとなっている。
  これはTPUが柔らかい素材のため、位置が高くなると振動に耐えられなくなるためと考えらる。
  TPUを使う場合は充填度100%の必要があるかもしれない。
• ABSフィラメントによる印刷で途中底面がはがれ、フィラメントが形を作れずモジャモジャが出来てしまった。
  プレートにスティックのりを塗り、チャンバー温度を60度に設定し、モジャモジャは避けることができた。
  ヘッドの温度は220度のままだったが、300度位が適切かもしれない。
• ABSフィラメントによる印刷で、底面が少し反ってしまった。
  温度設定を上げるべきかもしれない

とはいえ、作成できた２個のクサビは十分実用に耐えるものとなりました。

ただ、ABSの方は少し滑るので薄いゴムを挟む等の必要はありそうです。
TPUの方は若干フニャフニャしていますが、乗せるものが軽いので問題なさそうです。滑りは若干ありますが、ABSよりましです。

 ダウンロード

定義ファイルを置きました。

kusabi_01-Body.gcode	:	3Dプリント用スライサー出力
kusabi_01-Body.stl	:	スライサー用CAD出力
kusabi_01-Body.3mf	:	スライサー(Q|DISlicer)プロジェクトファイル
kusabi_01.FCStd	:	CAD(freeCAD)プロジェクトファイル

次の場所からダウンロードできます。

 ダウンロード - 3dprintfiles.zip