【徹底検証】3Dプリント品 PLA にタップできる? 3Dモデルねじはどこまで使える?

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どうも、かけるです。

今日は何をやっていくかと言うと、ネジの話ですね。

 

動画で確認したい方はコチラ↓↓

3Dプリント品 PLA にタップできる? 3Dモデルねじはどこまで使える? // Adventurer3 FLASHFORGE

 

ネジ径でいうと、以前にタッピングネジについて、設計ポイントや

他の締結の方法の話も記事にまとめたことがありますね。

モデル無料公開!ここまで出来る! 3Dプリンター おすすめの留め方5選

 

一応、エンジニア歴11年の自分のモデリング思想や、注意点を解説しました。

新しい締結方法を検証!

 

今回は検証という感じでやっていきます。

テストピースをいくつか刷って準備しました!

 

 

3Dプリント品同士とか3Dプリント品にパーツを組み付ける時って

だいたい六角ナットを六角の形でザグって

そこにナットを埋め込んで、ネジ締めをするっていう形で締結しますよね。

 

ひと手間ふた手間かけなきゃいけない!

あとは、樹脂用のタッピングネジを使っちゃうっていう感じ。

これが一般的ですよね。

 

 

今回は、普通のMネジ(メートルネジ)で締結できるようにしたい

メートルネジがそのまま、3Dモデルにねじ込めたらいいなぁ!

 

っていうことで、

今回は fusion 360という個人利用無料の CAD を使ってモデリングしていきます。

 

準備したテストピース

 

Fusion360は「穴ツール」っていう操作ができて、

チェックボックスをオンにするだけで、

普通の下穴、ただの円筒の穴から、ワンクリックで

ちゃんとネジを切ったようなモデルにすることができちゃいます。

 

 

今回は、このツールを使って作ったネジ穴が、M何まで実際にネジ穴として

ネジが通るか検証していきます!

今回用意したのはM10, M8, M6, M5, M4, M3, M2 を準備しました!

 

 

あとね、タップも用意したんです。

普段、ネジ切りをする工具ですね。

 

 

これで実際3Dプリント品にタップを切ってみて

まず切れるのかという検証をします。

そして切ったタップが、どこまで使えるネジ穴になっているのか。

うまくネジが入ってくれるのか、強度どうなのかっていうところも

検証したいかなというふうに思っています。

 

でテストピースの壁の厚みが分かるようにプリントを

5ミリの高さで途中で止めたものです。

積層ピッチ0.18で普通にプリントしたただの円筒の穴が空いてるもの。

これがタップを切っていく用ですね。

 

あとは 0.18っていう積層ピッチで

ネジのモデルをモデル化して印刷したもの。

 

あと積層ピッチ0.08で解像度高く刷って

で ネジのモデルを再現した物です。

 

この3つで検証していきます!

この検証がうまくいったら設計の幅が、かなり広がりますよね!

 

ナットを3Dプリント品に埋め込まなくても

ネジで締結できるなら、ナット分の厚みが必要なくなる!

軽量化&体積最適化!

 

上手くいったらこれからの設計にも

どんどん組み込んでいけたらいいなというふうに思っています。

 

ちょっと余談なんですけど、

今回用意したタップ。ラチェット式になってて

固定もできます。

 

六角軸でワンタッチでくっつくんですよ。

普通のタップハンドルって回転させている時に

チャックが緩んできちゃうっていうことがよくあるんですよ。

かなり良いと思います。

 

 

あとラチェット式のタップって銀色のやつとか有名ですよね。

あれ、自分の体験では1年間で2回くらい壊れるんですよね。

ラチェットの部分が弱いんです。耐久性能が低いっていう感じです。

 

試しに買ってみたんですけど、これ皆さんにおすすめしたいものです。

 

3Dプリント品のネジ切り

じゃあやっていきましょう。

こんな感じで並べてみました。

 

まずはタップ切る方からやっていきましょうか。

一応こちら2個用意してます。

で厚みをさっきノギスで測ったら、4.6mmぐらいの厚みになってました。

5mmでプリント止めたんですけどね、、

 

じゃあまずタップからやっていきましょうか。

テストピースはホーザンのバイスで固定していきます。

 

このバイス、段付きになっていて板状のものなら置くだけで

水平が出せるので、すごく便利!おすすめです。

 

 

今回の検証がうまくいったら、3Dプリント品でも送りネジ構造も作れるんじゃないかな!

夢が広がりますね。

 

 

大きいほう、M10から切っていきます。

ちなみにこのビットは先端が下穴用のドリルになっているので

これがガイドになってくれて垂直にあけやすいです。

3Dプリント品もかなり穴補正してくれたりするので

これ結構おすすめですね。

 

その代わり下穴が貫通穴じゃないと奥まで入っていかないです。

タップもきれいに切れないので、貫通穴用で使ってあげてください。

今回の用途ではぴったりですね。

 

貫通したあとのビットが下を傷つけるのが怖いので

厚み10mmくらいのゴムの板を準備します。

 

これを下に敷いてタップ開けていきます。

 

できるだけ垂直にして、タップ切っていきましょう。

 

入ってくれたら、あとは下に力をかけつつ回していきます。

タップは切り慣れると感覚的に貫通したかわかります。

 

ラチェットを逆にして、回しながら抜いてくって感じですね。

 

今回は、スパイラルタップっていうものを使ってます。

他にも、ジェットタップっていうのもあるんですけど

切粉(切ったところのカス)が上に自動で逃げてくれるので、

便利なのでスパイラルタップオススメです。

 

(イシハシ精工様のページから引用)

 

うん、いい感じにできたんじゃないでしょうか。

M10いきました。

 

ボルトを通してみても、かなりキレイに通りますね。

 

 

強度もしっかりしていて大丈夫そうです。

うん、M10いけましたね。

 

あとはどこまでちっちゃいネジまで通用するかっていう話ですね。

 

じゃあM8以下は、一気にやって結果を見ていただきましょう。

 

はい、じゃあねラストですね。

ラストはM2なんですけど、M2で六角シャンクのタップがなかったので

これだけピンバイスで開けていきます。

 

M2駄目っすね。

なんかもう穴潰しちゃいましたね。

 

予備のもう一枚を使ってリベンジして、なんとかM2のネジ切りも準備できました。

 

 

左から、M10, M8, M6, M5, M4, M3。でM2はもう一枚の方になります。

 

じゃあね、タップ切ったところをよく見てもらおうかなって思います。

 

どうっすかね、結構綺麗に切れてますね。

ネジを入れても、スムーズに入るし、いい感じ。

 

指で引っ張っても全然抜けない。

慎重に入れればM2まで使えそう!

タップちゃんと切れていますね。

 

工具で引っ張ってみても、下のクランプが外れてしまうくらい。

 

M2で長さ5mmでもかなり強いですね。

他のネジ径で検証するまでもなく、ちゃんと強度問題なしです!

これ結構使えるんじゃないかな。

 

ネジ切りモデルの3Dプリント品

はい、じゃあ次ですね。

つぎはね、モデリングでネジ切りできているものが使えるか検証していきます!

まずは、積層ピッチ0.18のものから検証します。

プリント時間も早いので0.18で問題なく使えたら、一番いいですよね。

できているモデルの拡大を最初に見てもらっちゃうかな!

 

タップきってないのに、ちゃんとネジ穴が出来てますね。

サポートなしでこんな感じでできています。

M3以下はちょっとネジが切れているかどうかわかんないですね。

なので、ネジいれていきましょう。

 

じゃあ、まずはM10ですね。

M10、先は入る!でも、それ以上は厳しいな。

 

M8。これもね一応留まりはする。

2山くらいはかんでる気がしますね。

 

ちょっと工具で回してみますか。

うん、一応貫通はしましたね。

 

その調子でM3まで工具で問題なく貫通させることができました。

 

M2はもう引っかかりもしないですね。

積層ピッチ0.18は、M3までネジ穴ツールで問題なくMネジで締結できることがわかりました!

 

じゃあ、積層ピッチ0.08の方でM2だけ追加検証していきましょう。

 

ドライバーを使えば、ネジが入っていきます。

でも、プリントされたネジ山に沿って入っているというよりも、

ミニ四駆みたいに普通のボスに自らセルフタップでネジを切っていきながら

入っている感じがしますね。

 

というところで検証完了ですね。

 

検証結果

プリント品にタップを切る場合は、M2まで。

タップをしっかり切ってあげれば引っ張りにも強いぐらい

いいネジ穴を作ることができます。

 

その代わりにちょっとM10とかになってくると

ネジ部分の板厚をちゃんと厚くしてあげないと

ネジ切った時に薄い部分ができてしまうので

ちょっと強度が下がってしまうので、下穴モデルを厚めに設定してあげる必要があります。

でも十分使える!

 

穴ツールでモデルに直接ネジ穴を作って、プリントする方ですね。

サポートなしでプリントするという場合は

渋いので先端は入るんですけど

そこからは、手では回しにくいぐらい硬いって感じですね。

 

ちょっときつめのネジに仕上がるので

工具が必要なんですけど

ずらーっといってね 、M3まではかなり いい感じの性能が

得られるということが分かりましたね。

ペンチ使っても抜けないぐらい、十分な強度ですね。

 

かなりいい結果を得られたので

自分も、設計の方にどんどん使っていく予定です!

 

っていうところでね、今回はここまでにしていきましょう。

というところでね、また次回お会いしましょう。

バイバーイ。かけるでした。

 

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kakeru

エンジニア歴10年以上! モノづくりの楽しさをみんなに伝えたい! ねこべやの片隅から3Dモノづくりや猫DIY、お役立ち情報などを 週末の金~日にかけて動画投稿中
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