3Dプリンター on M1KE BL0G

3Dプリンターの説明用資料

Sat, 25 Apr 2026 17:19:11 +0900

背景

3Dプリンターについて説明する必要があったため、改めて用語を整理した。
特に理解が曖昧な用語もあるため、AIを使ってきれいにしてもらった

全体像

3Dプリントは、概ね次の流れで進む。

1

3Dモデル → スライサー → G-code → プリンターで造形

スライサーは、STL、OBJ、3MFなどの3Dモデルを薄い層に分解し、プリンターが動くためのG-codeに変換するソフト
スライサーでは、レイヤー高さ、インフィル、壁厚、サポート、温度、速度、ブリムやラフトなどを設定する

素材系用語

用語	意味	初心者向けの理解
FDM / FFF	フィラメントを溶かして積み重ねる方式	家庭用で最もよく見られる方式
SLA / MSLA / DLP	レジンを光で固める方式	フィギュアなど、細かい造形に向いている
フィラメント	糸状の材料	PLA、PETG、ABS、TPUなどがある
PLA	初心者向けの定番材料	まずはこれで始めるのが無難
PETG	PLAより粘りがあり、耐久性寄りの材料	PLAより少し印刷難度が上がる
ABS / ASA	熱や屋外環境に強い材料	反りやすく、換気も必要
TPU	ゴムのように柔らかい材料	スマホケースのような質感も作れるが、扱いはやや難しい
レジン	SLA系で使う液体樹脂	高精細な造形ができる一方で、手袋、換気、洗浄が重要である。液体レジンを扱う際は、耐薬品手袋などの使用が推奨される

プリンター本体の用語

用語	意味	初心者向けの理解
ノズル	溶けた材料が出る先端	0.4mmが標準的
ホットエンド	フィラメントを溶かす部分	詰まりや温度管理に関係する
エクストルーダー	フィラメントを押し出す機構	材料送りの心臓部
ベッド / ビルドプレート	造形物が乗る台	ここへの定着が非常に重要
ヒートベッド	温まるベッド	反り防止に役立つ
Z軸	上下方向	ノズルとベッドの距離に関係する
ベッドレベリング	ベッドの傾きや高さを調整すること	1層目の成功率に直結する
Zオフセット	ノズルとベッドの距離補正	近すぎても遠すぎても失敗する

スライサー設定の用語

幅と高さ

用語	意味	目安
レイヤー高さ	1層あたりの厚み(z)	0.2mmが標準的である。低くすると綺麗になるが、印刷時間は長くなる
ノズルの幅	1層あたりの幅(xy)	0.4mmが標準的である。ノズルのタイプによって異なる

インフィルと内径、外形

画像が分かりやすい。

トップとボトムのレイヤーをshellとも読んだりする。

インフィル

用語	意味	目安
インフィル	内部の詰め方	15〜25%で軽量にできる。強度が必要な場合は高めに設定する
インフィル密度	内部を何%詰めるか	20%前後から始めると無難
インフィルパターン	内部の模様	Grid、Gyroid、Linesなどがある

壁と底と天井

用語	意味	目安
壁 / ウォール / ペリメーター	外側の厚み	強度や見た目に関係する
トップ層 / ボトム層（shell）	上面・下面の層数	少ないと内部が見えることがある

例:

壁6層で四角形を印刷したら、標準的なノズルなら、片面の厚さは$6 \times 0.4mm$となる。
シェル6層で四角形を印刷したら、レイヤーの高さが0.2なら、底の厚さは$6 \times 0.2mm$となる

サポート系

用語	意味	目安
サポート	空中部分を支える仮の柱	オーバーハングがある場合に必要になる。3Dプリントは下の層に支えられながら積み上がるため、宙に浮く形状にはサポートが必要
オーバーハング	斜めに張り出した部分	角度が急だと垂れやすい
ブリッジ	橋のように空中を渡る部分	短ければサポートなしでも印刷できる場合がある
スカート	造形物の周りに試し線を引く設定	ノズルの出具合を確認するために使う
ブリム	造形物の周りに薄いフチを付ける設定	ベッド定着を助ける
ラフト	造形物の下に土台を作る設定	定着は強いが、底面が荒れやすい

スカート、ブリム、ラフトの違い

画像が分かりやすい。

よく出る失敗用語

用語	症状	よくある原因
反り / ワープ	端がベッドから浮く	ベッド定着不足、温度差、材料特性
糸引き / ストリング	細い糸がピロピロ出る	温度が高い、リトラクション不足
詰まり / クロッグ	ノズルから材料が出ない	ノズル詰まり、温度不足、異物混入
アンダーエクストルージョン	材料が少なく、スカスカになる	詰まり、送り不足、温度不足
オーバーエクストルージョン	材料が出すぎて盛り上がる	流量過多、設定ミス
レイヤーシフト	途中から層が横にずれる	ベルトの緩み、ノズルの衝突、速度の上げすぎ
象の足 / Elephant foot	底面が横に広がる	1層目が潰れすぎている、ベッド温度が高すぎる
剥がれ / ベッド定着不良	途中で造形物が外れる	Zオフセット、ベッドの汚れ、温度、ブリム不足
積層痕	横線が見える	FDMでは基本的に発生する。レイヤー高さを下げると目立ちにくくなる

他にもスパゲティとかある。

まとめ

最初は、PLA、0.2mmレイヤー、インフィル15〜20%、必要ならサポートON、定着が不安ならブリムONでOK〜！

参考文献

FreeCADで台座を作ったメモ

Wed, 30 Oct 2024 02:11:25 +0900

背景

PCモニターの台座がほしかったので作ったメモ
FreeCADでデザインして3Dプリンターで生成した
大昔にSolidWorksを学んだがLinuxユーザーなのでFreeCADにした

前提

FreeCAD1.1.1
Bambu Studioは最新を使用した

CAD

寸法仕様

本当はモニターの台座の下に、HHKBを収納するように作りたかった
しかし、3Dプリンターのサイズからはみ出るので、キーボード収納はやめた
その変わりに、半分のパーツ2つに分ける事にした
キーボードはしまえないが、筆箱などをしまえる収納になっている

寸法:

1個あたり外寸：165 × 230 × 80mm
2個完成外寸：330 × 230 × 80mm
内側空間：141 × 220 × 68mm が左右に2区画
中央支え：24mm
横ケーブル穴：60 × 28mm / R8 / 入口R2
後ろケーブル穴：70 × 28mm / R8 / 入口R2
結束バンド穴：φ5.5mm
結束バンド穴位置：前後2か所 × 縦2穴
小穴入口：R0.8

FreeCADマクロ

AIに作ってもらったマクロ。

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import FreeCAD as App
import Part

doc = App.newDocument("DeskRiser_Half_165x230x80_RoundedCableHoles_TieHoles_2x2")

# =====================
# 1個分の外寸
# =====================
outer_w = 165.0
outer_d = 230.0
outer_h = 80.0

# =====================
# 板厚
# =====================
top_t = 12.0
side_t = 12.0
back_t = 10.0

inner_h = outer_h - top_t # 68mm

# =====================
# 角丸ケーブル穴寸法
# =====================
side_hole_w = 60.0 # 横支え穴の幅（Y方向）
side_hole_h = 28.0 # 横支え穴の高さ（Z方向）

back_hole_w = 70.0 # 後ろ穴の幅（X方向）
back_hole_h = 28.0 # 後ろ穴の高さ（Z方向）

hole_r = 8.0 # 穴そのものの角丸半径
entry_fillet_r = 2.0 # 大きいケーブル穴入口のフチの丸み

# =====================
# 結束バンド用の小穴
# =====================
tie_hole_d = 5.5
tie_hole_r = tie_hole_d / 2.0
tie_hole_entry_fillet_r = 0.8

# 前後位置
tie_hole_front_y = 28.0
tie_hole_back_y = outer_d - 28.0 # 202mm

# 縦に2穴
tie_hole_zs = [18.0, 32.0]

# =====================
# 穴位置
# =====================
side_hole_center_y = outer_d / 2.0
side_hole_center_z = inner_h / 2.0

back_hole_center_x = outer_w / 2.0
back_hole_center_z = inner_h / 2.0

tol = 0.3

# =====================
# 本体
# =====================
top = Part.makeBox(
 outer_w,
 outer_d,
 top_t,
 App.Vector(0, 0, inner_h)
)

left_side = Part.makeBox(
 side_t,
 outer_d,
 inner_h,
 App.Vector(0, 0, 0)
)

right_side = Part.makeBox(
 side_t,
 outer_d,
 inner_h,
 App.Vector(outer_w - side_t, 0, 0)
)

back_wall = Part.makeBox(
 outer_w,
 back_t,
 inner_h,
 App.Vector(0, outer_d - back_t, 0)
)

shape = top.fuse(left_side).fuse(right_side).fuse(back_wall)

# =====================
# 角丸長方形カット：横支え用
# Y-Z平面の穴をX方向に貫通
# =====================
def make_side_rounded_cut(x_start, cut_depth, center_y, center_z, width, height, r):
 box1 = Part.makeBox(
 cut_depth,
 width - 2 * r,
 height,
 App.Vector(
 x_start,
 center_y - (width - 2 * r) / 2,
 center_z - height / 2
 )
 )

 box2 = Part.makeBox(
 cut_depth,
 width,
 height - 2 * r,
 App.Vector(
 x_start,
 center_y - width / 2,
 center_z - (height - 2 * r) / 2
 )
 )

 cut = box1.fuse(box2)

 corner_centers = [
 (center_y - width / 2 + r, center_z - height / 2 + r),
 (center_y + width / 2 - r, center_z - height / 2 + r),
 (center_y - width / 2 + r, center_z + height / 2 - r),
 (center_y + width / 2 - r, center_z + height / 2 - r),
 ]

 for y, z in corner_centers:
 cyl = Part.makeCylinder(
 r,
 cut_depth,
 App.Vector(x_start, y, z),
 App.Vector(1, 0, 0)
 )
 cut = cut.fuse(cyl)

 return cut

# =====================
# 角丸長方形カット：後ろ補強用
# X-Z平面の穴をY方向に貫通
# =====================
def make_back_rounded_cut(y_start, cut_depth, center_x, center_z, width, height, r):
 box1 = Part.makeBox(
 width - 2 * r,
 cut_depth,
 height,
 App.Vector(
 center_x - (width - 2 * r) / 2,
 y_start,
 center_z - height / 2
 )
 )

 box2 = Part.makeBox(
 width,
 cut_depth,
 height - 2 * r,
 App.Vector(
 center_x - width / 2,
 y_start,
 center_z - (height - 2 * r) / 2
 )
 )

 cut = box1.fuse(box2)

 corner_centers = [
 (center_x - width / 2 + r, center_z - height / 2 + r),
 (center_x + width / 2 - r, center_z - height / 2 + r),
 (center_x - width / 2 + r, center_z + height / 2 - r),
 (center_x + width / 2 - r, center_z + height / 2 - r),
 ]

 for x, z in corner_centers:
 cyl = Part.makeCylinder(
 r,
 cut_depth,
 App.Vector(x, y_start, z),
 App.Vector(0, 1, 0)
 )
 cut = cut.fuse(cyl)

 return cut

# =====================
# 結束バンド用の丸穴
# 側板をX方向に貫通
# =====================
def make_tie_hole_x(x_start, cut_depth, center_y, center_z, radius):
 return Part.makeCylinder(
 radius,
 cut_depth,
 App.Vector(x_start, center_y, center_z),
 App.Vector(1, 0, 0)
 )

# =====================
# 大きいケーブル穴を開ける
# =====================
left_cut = make_side_rounded_cut(
 -1.0,
 side_t + 2.0,
 side_hole_center_y,
 side_hole_center_z,
 side_hole_w,
 side_hole_h,
 hole_r
)

right_cut = make_side_rounded_cut(
 outer_w - side_t - 1.0,
 side_t + 2.0,
 side_hole_center_y,
 side_hole_center_z,
 side_hole_w,
 side_hole_h,
 hole_r
)

back_cut = make_back_rounded_cut(
 outer_d - back_t - 1.0,
 back_t + 2.0,
 back_hole_center_x,
 back_hole_center_z,
 back_hole_w,
 back_hole_h,
 hole_r
)

shape = shape.cut(left_cut)
shape = shape.cut(right_cut)
shape = shape.cut(back_cut)

# =====================
# 結束バンド用の小穴を開ける
# 前後2か所 × 縦2穴
# 左右側板にも同じ穴を開ける
# =====================
tie_positions_y = [tie_hole_front_y, tie_hole_back_y]

for y in tie_positions_y:
 for z in tie_hole_zs:
 left_tie = make_tie_hole_x(
 -1.0,
 side_t + 2.0,
 y,
 z,
 tie_hole_r
 )

 right_tie = make_tie_hole_x(
 outer_w - side_t - 1.0,
 side_t + 2.0,
 y,
 z,
 tie_hole_r
 )

 shape = shape.cut(left_tie)
 shape = shape.cut(right_tie)

# =====================
# フィレット用ヘルパー
# =====================
def is_close(a, b, tol=0.3):
 return abs(a - b) <= tol

def in_range(v, vmin, vmax, tol=0.3):
 return (v >= vmin - tol) and (v <= vmax + tol)

# =====================
# 大きいケーブル穴の入口フィレット
# =====================
def collect_large_cable_hole_edges(shape):
 edges = []

 side_ymin = side_hole_center_y - side_hole_w / 2.0
 side_ymax = side_hole_center_y + side_hole_w / 2.0
 side_zmin = side_hole_center_z - side_hole_h / 2.0
 side_zmax = side_hole_center_z + side_hole_h / 2.0

 back_xmin = back_hole_center_x - back_hole_w / 2.0
 back_xmax = back_hole_center_x + back_hole_w / 2.0
 back_zmin = back_hole_center_z - back_hole_h / 2.0
 back_zmax = back_hole_center_z + back_hole_h / 2.0

 x_planes = [0.0, side_t, outer_w - side_t, outer_w]
 y_planes = [outer_d - back_t, outer_d]

 for edge in shape.Edges:
 bb = edge.BoundBox

 # 横穴の開口部まわり
 if bb.XLength <= tol:
 x_plane = bb.XMin
 if any(is_close(x_plane, p, tol) for p in x_planes):
 cy = (bb.YMin + bb.YMax) / 2.0
 cz = (bb.ZMin + bb.ZMax) / 2.0
 if in_range(cy, side_ymin, side_ymax, tol) and in_range(cz, side_zmin, side_zmax, tol):
 edges.append(edge)
 continue

 # 後ろ穴の開口部まわり
 if bb.YLength <= tol:
 y_plane = bb.YMin
 if any(is_close(y_plane, p, tol) for p in y_planes):
 cx = (bb.XMin + bb.XMax) / 2.0
 cz = (bb.ZMin + bb.ZMax) / 2.0
 if in_range(cx, back_xmin, back_xmax, tol) and in_range(cz, back_zmin, back_zmax, tol):
 edges.append(edge)
 continue

 return edges

large_edges = collect_large_cable_hole_edges(shape)

if large_edges:
 try:
 shape = shape.makeFillet(entry_fillet_r, large_edges)
 except Exception as e:
 print("Large cable-hole fillet failed. Try entry_fillet_r = 1.0")
 print(e)

# =====================
# 結束バンド用の小穴にも入口フィレット
# =====================
def collect_tie_hole_edges(shape):
 edges = []

 x_planes = [0.0, side_t, outer_w - side_t, outer_w]
 tie_ys = [tie_hole_front_y, tie_hole_back_y]

 for edge in shape.Edges:
 bb = edge.BoundBox

 # 小穴の開口エッジはX面上に出る円形エッジ
 if bb.XLength <= tol:
 x_plane = bb.XMin

 if any(is_close(x_plane, p, tol) for p in x_planes):
 cy = (bb.YMin + bb.YMax) / 2.0
 cz = (bb.ZMin + bb.ZMax) / 2.0

 if any(is_close(cy, y, 1.0) for y in tie_ys) and any(is_close(cz, z, 1.0) for z in tie_hole_zs):
 # 直径5.5mm穴周辺だけ拾う
 if bb.YLength <= tie_hole_d + 1.5 and bb.ZLength <= tie_hole_d + 1.5:
 edges.append(edge)

 return edges

tie_edges = collect_tie_hole_edges(shape)

if tie_edges:
 try:
 shape = shape.makeFillet(tie_hole_entry_fillet_r, tie_edges)
 except Exception as e:
 print("Tie-hole fillet failed. Try tie_hole_entry_fillet_r = 0.5")
 print(e)

# =====================
# FreeCADに表示
# =====================
obj = doc.addObject(
 "Part::Feature",
 "DeskRiser_Half_165x230x80_RoundedCableHoles_TieHoles_2x2"
)
obj.Shape = shape

doc.recompute()

try:
 App.Gui.activeDocument().activeView().viewAxometric()
 App.Gui.SendMsgToActiveView("ViewFit")
except Exception:
 pass

モデリング手順

Menu > ファイル > 新規ドキュメント
Menu > マクロ > マクロ > 新規 > 新規マクロでPythonを貼り付け
Menu > マクロ > マクロを実行

その後、保存は以下の手順でやる。

Menu > ファイル > エクスポート > STL Mesh

3Dプリンター

モデルのインポート

Bambu Studioを起動して以下でSTLをImportする。

Menu > File > Import > Import 3MF/…

印刷の設定

Process > Objectから次の設定をした。

材料：PLA
向き: 天板が下（Lay on Face > 天板を選択）
Nozzle Diameter: 0.4 （デフォルト）
Layer Height：0.2mm（デフォルト）
Wall loops：5
Top shell layers：5
Bottom shell layers：5
Infill：20%
Infill pattern：grid
Support：on （台形穴用）

Gridパターンによる違い

ちなみに、infill patternの違いは以下らしい。

Grid = 速いけど、交差点でノズルが擦ることがある
Gyroid = 少し時間はかかるけど、大物・実用品では安定しやすい

断面図

断面イメージは以下のような感じ。

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┌────────────────┐
│■■■■■■■■■■■■■■■■│ ← Top shell、上の実体層
│█░░░░░░░░░░░░░░█│
│█░ infill ░█│ ← 中身の格子/ジャイロイド
│█░░░░░░░░░░░░░░█│
│■■■■■■■■■■■■■■■■│ ← Bottom shell、下の実体層
└────────────────┘
 ↑ ↑
 Wall loops = 外壁の周回数

Wall = 横方向の“側面の厚み”
- ノズル径は0.4で、Wall loops：5
- 上から見たすべての外壁の厚さは2mmとなる
Shell = 上下方向の“フタと底の厚み”
- 0.2mmレイヤー、shellは5層
- なので、zの厚みは約1.0mm

サイズcheck

これでサポート付きで、片方で500g以下に収まったので、1kgのフィラメント一つでプリント可能。

印刷時の問題

サポートがスパゲッティ化した問題が発生した。

最初のpurge lineつBrimが重なってたことが一つの原因だった

モデルを少し奥に移動して、サポートと鑑賞しないようにしたらなおった。

また、Infillを30%から20%にした。

後処理

2つ印刷したあとの後処理は以下になる。

結束バンドで穴を結ぶ
接着剤で2つのパーツを接着する
底にゴム足などをつける

まとめ

AIのおかげでCADでマニュアルでポチポチする必要がなくなった
しかし、3Dプリンターの最大印刷サイズがちょっと足りなかったので分割した
次は天板としてアクリル板を用意して、足だけ3Dプリントにするだろう
いや、普通にモノタロウでスチールのディスプレイスタンド買ったほうがQCDが良いかも
2つ合わせて14時間もかかるし、普通に2k円のフィラメントを全部つかったし、コスパは良くない
失敗も含めると、5回は印刷をやり直している

箱について

Mon, 06 May 2024 11:57:24 +0900

背景

最近、モノの収納をちゃんとするようになったが生産性がバク上がりしている
nc boxで適当にまとめるのではなく、3Dプリンターで色々な箱を生産している
あらためて、物と箱の関係について感じたのでAIとの会話メモを残す

箱と中身

箱はただの「面で囲った空間」なのに、箱になると急に中身が生まるる
空っぽでも「何か入ってそう」になる
箱って「物」なのに、役割としては中身そのものではなく、“中身が入りうる余白”を作るもの
ただ空間を占有しているというより、空間に境界を与えて、“内側”を発生させる装置
何もない部屋の空間はただ広がっているだけだが、そこに箱を置くと急に、以下が生まれる
- 「箱の外」
- 「箱の中」
- 「まだ何も入っていない場所」
何も入っていないけど、入る可能性はある
0の概念は「ないものがある事」、空箱も同じように「ない空間がある事」を表現しているのかもしれない
例えば、「101」の0は10の位になにもない事を示す。そこは入る可能性があるのに量の不在を示しているということ
つまり、箱によって無が場所を与えられている
言い換えると、「無いものを入れるために、無い場所を“あるもの”として作る装置」

有名な箱族

vessel / 容器 / 器
- 中に何かを受け入れるもの。cup, bowl, jar, bottle もここ。
case / ケース
- 特定のものを守るための箱。phone case, glasses case, pencil case。
cabinet / drawer / shelf
- 棚、引き出し、戸棚。空間をさらに区切る装置。
bag / pouch / pocket
- やわらかい箱。境界はあるけど形が可変。
envelope / folder
- 平面的な箱。紙や情報を入れる空間。
shell / capsule / pod
- 外殻によって内側を作るもの。卵、カプセル、など
chamber / cell / compartment
- 部屋よりも「区画」感が強い言葉。train compartment, prison cell, engine chamber など。
cavity / hollow
- 空洞。箱というより「抜けている内側」。
frame
- 額縁、枠。中身を囲うことで「ここを見る場所」を作る。
slot
- 何かが入るための空き場所。予定表の時間枠、ゲームの装備枠など。
placeholder
- まだ中身はないけど、あとで何かが入る場所。
field
- 入力欄。名前欄、住所欄みたいに「意味つきの空白」。
scope
- プログラミングや議論での有効範囲。「この内側ではこれが意味を持つ」という箱。
namespace
- 名前のための箱。同じ名前でも、箱が違えば衝突しない。
domain
- 領域。数学・Web・知識・支配範囲など、「ここからここまで」という意味の箱。
set
- 集合。中に要素を入れる概念的な箱。空集合はまさに「中身のない箱」っぽい。
category
- 分類。物を入れる意味の箱。「これはこのカテゴリに入る」。
context
- 文脈。意味を成立させる見えない箱。
world / universe
- 世界。最大級の箱。「その中で何がありうるか」を決める空間。

物を対象としたものもあれば、概念や事物を対象とした形而上のモノもある。
ある意味、箱は「エントロピー増大の法則」に対する局所的な抵抗装置なのかもしれない。
カテゴリーって秩序だし。

箱と整理について

整理って、実は「物をきれいに並べること」より先に、場所に意味を与えること
箱があると、ただの空間が「ここはケーブルの場所」「ここは薬の場所」「ここはまだ分類前の場所」みたいに変わる
床に置くだけだと、物は存在しているけど、所属先がない
だから一時的には置けても、すぐに「どこに戻すべきか」が曖昧になる
定位置がないものは、だいたい部屋の中を漂流する
靴下とか、充電器とか、領収書とかが放流するのは所属がないから
TOYOTA Wayでも5Sとかも整理術だし、当たり前だが整理整頓は大事

高度な箱の活用

高度な箱の活用方法は、箱の中身を100%埋めないこと
本棚にしろ戸棚にしろ余白をあえて残す
こうすることで、箱の中の整理も箱の中で可能になる
武道で例えると、残心が近いのかもしれない
確か、勝間和代さんが言っていた気がする
また、箱は入れ子にできる
キャビネットの引き出しの中に更に小さな箱で空間を分けられる
箱をフラクタルに入れ子にするとさらに高度に分けられる

箱によって生まれる概念

箱があると、次の3つが生まれる。

境界
- ここからここまでが、その物の領域
カテゴリ
- この箱に入るもの／入らないもの
帰る場所
- 使ったあとに戻る場所

だから箱は、単なる収納道具というより、物に住所を与える装置。住所があるから戻せる。戻せるから散らからない。散らからないから探さなくていい。

なので整理とはかなり乱暴に言うと、「世界に箱を置いて、物の所属と帰属を決めること」かもしれない。

まとめ

箱がない世界は、すべてが「とりあえず床」
箱がある世界は、「ここに属する」が生まれる
箱は空間に場所を与えて、物に住所を与える