鉄道模型できるかな? Part.1

鉄道模型できるかな? Part.1

くれは
くれは (ID865) 2014/05/11
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テレビを見てたらDMM.makeのテレビCMが・・・
日本の端っこの鹿児島でもCMやってるんですね。
http://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000057.000007339.html
CMのビートたけし「なんだかわかんねえだろう?」
たぶん3Dプリンタがなんだかわかんねえ人はたくさん居るはず。
「3Dプリンタで立体成形ができる」とか、「3Dプリンタがすごい」とかは知ってる人はたくさん居ると思うけど、なかなかそれを実際に使おうという人は少ないはず。
たぶんみんな何だかよくわかってなくて「3Dプリンタすげー」って言ってるはずw
使ってみれば、今まで個人でできなかったような樹脂成形ができるので、製作の幅が広がります。
個人の感覚からするとすげーです。(試作などで使ってた人からすれば何を今更という感じだろうけど)
だって鉄道模型のキットが個人で造れてしまうんです。
3Dプリンタを使わずにそれをしようとすれば精密金型造るのに何百万とか千万とか必要なわけで・・・

3Dプリンタ・3Dモデリングの講習会みたいなのが身近にあれば良いのですけどね。
私の居る鹿児島県は他県よりも製造業が遅れているので、3D-CADも「なんだそれ?」ってレベル。
私が3Dプリントに興味を持つほんの少し前に3Dプリント技術に関する講習会が鹿児島であったようです。
しかし事業者向けであったために参加申し込みをしても弾かれたでしょう。
会社向けの硬い話であっても話を聞いてみたかったと今でも思っている。
東京近辺にお住まいの方で、ホビーで3Dプリント技術を使ってみたいと思ってる方は、アマチュア向けの講習会があるようなので参加すれば実際に体験できるはず。
しかも鉄道模型を3Dモデリングするというピンポイントの講習会まである。
http://www.3d-gan.jp/activities_lecture_cad.html

鉄道模型を作ってみる?

鉄道模型を作る・・・といっても、まさか3Dプリンタから塗装済み完成品が出てくるわけではありません。
未塗装の車体キットが出てくるか、それともプラモみたいなキットが出てくるか、できるのはそれくらいです。

色が付いた立体が出てくる3Dプリンタもありますが、そういうのは素材が石膏ですので表面が平滑で細かいモールドがきっちり付いているというのが理想の鉄道模型ではちょっと使いにくいかな?と思います。

3Dプリントで模型を作るということは、3Dで設計をしないといけないわけです。
3Dプリントでどんな物が作れるかというのを知らないと、設計もできません。
設計をミスれば、3Dプリントした物がうまくできてなかったり、3Dプリント時に「このデータじゃ造形できませんよ!」と言われてしまいます。

ちょっと勉強してみます。
小さいNゲージ鉄道模型は精密さが必要だと思うので、今回はDMMのアクリル高精細の素材を選択する前提で話を進めます。


まずはどんな形で設計していくかですが・・・

↑車体の一体成形品の例(複雑なスライド金型でのABS樹脂成形品)

例えばこれくらいの物が3Dプリンタから出てくるとしたら、塗装して市販のパンタグラフや動力装置を付ければ簡単な組立をすれば走らせて遊べるということになります。
ちなみにこういう一体成型って、金型をいくつも組み合わせて作るので、コストがかかるそうです。
3Dプリンタでこれをサクッと作れるなら画期的ですよね?

↑プラモのようなキットの例。(単純な金型でのPS樹脂成形品)

例えばこれくらいの物が3Dプリンタから出てきたならば、プラモみたいに組み立てて塗装して形にする必要があります。
自分で組み立てる手間は増えますが、窓が均一に並んでて平面がしっかり出てて円形のパーツがちゃんと円形してるという面で自作よりきれいにできるのではないかと。
完全自作で窓を均一に作るのって難しいんですよ・・・


で、実際3Dプリンタでどこまでできるのか?
答えとしてはどちらも可能です。上の物みたいな一体成型も3Dプリンタはサクッとやってくれます!
しかしDMMのアクリル樹脂のプリンタの場合、仕上がりの美しさからすると後者のプラモデル形式の方が表面が綺麗に仕上がります。
なので私はプラモデル形式で作ってます。
(実際どんな風に仕上がりが違うのかについてはまた今度写真を交えて書きます)

もちろん、今後新型の3Dプリンタが出てきてどの向きで作っても綺麗にできるようになればその限りではありません。
3Dプリンタも日々進歩して綺麗に安くなっているのです。
そのうち、一体成型でも美しく造れるプリンタが出てくることでしょう。

模型の設計センスを磨こう

↑私が初めて作った3Dプリント製Nゲージ鉄道模型(右)

模型の設計というのは実物をそのまま小さく縮小をかければいいというものではなく、模型としてアレンジが必要になります。
例えばパーツの厚みとか、窓枠の太さとか。
実物の電車の外装が1mmの鉄板でできてるとしてそれをそのまま1/150に縮小したら0.006mmになってしまいます!
紙より薄い板で強度が無いどころか、3DプリントしてもらうDMMさんから「無理」って言われるのはわかりきってます。
窓のサッシの枠が3cm=30mmだとしましょう。それをそのまま1/150に縮小したら0.2mm。
この細さでは簡単に壊れてしまいます。特に走らせる模型だとある程度の丈夫さがひつようなので、0.4mmくらいの幅は欲しいと思います。
さらに、3Dプリンタの精密さには当然限界があります。限界より細い棒を付けてもパーツとしてできあがりませんし、限界より小さい穴をあけても埋まってしまいますし、限界より薄いモールドを付けても再現されません。

模型としての条件を付けて設計するようにしましょう。
また、条件は3Dプリント業者や素材によっても異なります。私はDMMさんのアクリル高精細を前提としてデータを作っています。
アクリル高精細ではDMM公称では最小先端形状0.2mmとなっています。
これは0.2mm幅のモールドならちゃんと再現できますよという基準だと思っておいてください。
(実際はもっと攻め込んだ寸法でも大丈夫ですが、かなりシビアになってきます。最悪そのモールドが消失したりします。)

その他私が模型を設計する時に付けてる条件
●側面や前面の部品の厚みは1mm
 市販の模型も1mmくらいです。DMMさんのアクリル樹脂の場合、板状の場合は1mm以上の厚みを取ることをおすすめされています。ただし、1mmでも側面のような長い部品は成形時に反りが発生します。反りは手元に届いてから修正が可能です。
●窓枠など、桟になる部分の幅は0.5mm以上
 上の写真の右の電車の側面の窓枠の部分など、棒状で折れやすそうな部分はちょっと太めで設計してます。
運転席下の排障器は強度のことを忘れて設計してしまったので0.3mmで厚みも取ってません。
他の人がこの模型を触った時に簡単に折れてしまいました。



当然、強度が無くても良い部分はそれ以上に細くすることもできますし、強度を強くするためにさらに厚く太くするのも良いわけです。
また、どうしても細く見せたい場所は細くする代わりに奥行きを取って強度を落とさないということもやります。
こういう部分は設計者のセンスが光る部分です。
実際の厚みよりも薄く見せるテクニックや、見た目を細くしながらも強度を落とさないテクニックというのも存在します。(応用的な部分なのでそのうち書きます)

なお、設計する時は手元にプラキットを置いておくと良いでしょう。
実際のキットの太さや厚みを見たりできますし、ディスプレイ上ではどこまででも拡大できるのでサイズの感覚がつかみにくいです。
実物を見ることでスケール感覚がわかりやすくなるはずです。
また、プロが設計した製品から学ぶこともできます。

まあ、実際作っていきながら感覚をつかむのが一番だと思います。
最初から最高の逸品ができるわけでもないでしょうし。

おまけ?

手元の模型雑誌に面白いイラストがあったので引用します。
1997年(17年前)の鉄道模型雑誌「鉄道模型趣味」に掲載された小林信夫氏のイラスト。

これは3Dプリンタならぬ3Dコピー機ですねw
電車の図面を読み取ったら立体になって出てくるというジョークイラスト。
記事の内容としては、図面コピーしてきて紙で車体を造ろう!というもので3Dプリンタやデジタル工作とは何の関係もないもの。
絵の下に「Modeller's dream!?」って書いてある。モデラーの夢!!
これに近いことが、実際にできるようになったわけですね。

次回予告

次回から、実際に製作をしてみようかと思います。

無料の3Dモデリングソフトの123D Designで製作例をやろうと思っていたのですが、メモリが1GBのWindowsXPのマシン(期限切れ)では動かなかったので・・・
CAD用に新しいマシンを調達してきたので、123Dを使って製作過程も書いてみようかと。

参考にしてくれた記事

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