オリジナルの鉄道模型を製作するため、フリーのCADソフト「Design Spark Mechanical」を導入して東武8000系をモデリングし、3Dプリンターで造形してみました。縮尺は1/45とし、Oゲージ規格に合わせます。

3Dプリンターで東武8000系の鉄道模型を造形する(丸目先頭部)

今回はいよいよ鉄道模型を3Dプリンターで印刷してみます! 造形する部品は、前回までの記事でモデリングが完了した東武8000系(旧前面)の先頭部です。最終的にはCADで側面や屋根のモデリングも行い、箱型にしたいと思います。

今回製作している東武8000系は、3Dプリンターの実力を試す目的も兼ねた試作品的な位置づけですので、印刷時にはいろいろな条件でやってみようと思います。

「da Vinci Mini w」など、XYZプリンティング製の3Dプリンターで造形する際には、XYZwareというソフトを使用します。3Dプリンターで造形する際の細かい設定(造形密度、積層ピッチ、サポート材の密度など)もこのソフトウェアで行います。

Design Spark Mechanicalでモデリングしたデータは、stl形式で出力しておきます。上の画像は、XYZwareに8000系をインポートして印刷設定を行った状態です。「ラフトあり」にして、積層ピッチは最小単位の0.1mmに設定しました。

プリント時の環境にもよると思いますが、下面が広くて平らな形状のものを造形する際に、ラフトがないとステージから造形物を剥がすのが大変で、マスキングテープを傷めやすいです。

造形時の設定が完了して「印刷」ボタンを押すと、データが3Dプリンターに送られて、フィラメントを溶かす部品「エクストルーダ」が加熱されます。充分に加熱されると、いよいよ造形が開始します。造形開始時にはステージの端にU字型の細いパターンが印刷されますが、これは慣らし運転のようなもので結構重要です。

印刷設定時に、造形物の向きを3Dプリンターの横幅ギリギリに設定すると、この細いパターンが印刷されないことがありますが、いきなり造形物本体を印刷することになり、開始直後にはフィラメントの出が悪いため印刷失敗につながります。筆者も失敗して、もずくのような物体が出来上がりました。

3Dプリンターで印刷中の東武8000系原型顔です。造形物の外枠や面となる部分は比較的丁寧に印刷され、内部は格子状に印刷されます。

造形物の内部構造は印刷前の設定で変更が可能となっており、強度が必要な部品を印刷する場合には高密度に設定します。ただし、高密度にするとフィラメントの消費量が多くなり、印刷時間も長くなるので注意が必要です。

今回印刷するのは鉄道模型のため強度はあまり必要ありませんが、車両の細部まで精密に造形させるのと、印刷後のパテ埋め処理をなるべく容易にするために、高精細モードで印刷しています。そのため、印刷完了までには5時間ほどかかりました。


【元動画はこちら】3Dプリンターで東武8000系の鉄道模型を作ってみた(1)

無事に3Dプリンターによる印刷が完了しました! 大体モデリングした通りに東武8000系の顔が造形されています。「スクレーパー」という道具を使って、造形物をステージから剥がします。ラフトがあるとスクレーパーがステージとの間に入り込みやすく剥がしやすいです(それでも結構苦労しますが)。

今回のようにPLA樹脂で印刷する場合、印刷完了直後でも造形物を剥がすことができます。

ニッパーややすりを使ってラフトを除去しました。今回印刷した東武8000系の顔面は下面が広いためラフトと密着しており、ラフトを剥がすのが大変でした。前面部の鋼板はスケール通りならもっと薄いため、見た目的にも次回作以降では薄肉化をすべきですね。

やや下から見た様子です。積層痕が目立つのではないかと心配していたのですが、割と滑らかです。積層ピッチを0.1mmにした甲斐がありました。前面補強板の段差もしっかりと表現されています。

キーボードに立てかけてみました。1/45スケール(Oゲージ規格)なので結構大きいですが、印刷精度や造形物のサイズを考慮すると家庭用3Dプリンターで造形する鉄道模型(観賞用)のスケールとしては妥当なのではないかと思います。

次回の記事では、CADソフトで東武8000系側面のモデリングを行います。