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湿度調整機能付き!フィラメントリールBOXをDIY! [製作例]

自作フィラメントBOX.png
遂に、遂に完成してしまった!!!

これさえあれば、いろんな種類のいろんなフィラメントが使いたい時に自由に使えてしまうぅぅぅ
なんて画期的なのだろうか…これぞまさに奇跡の発明品である。
スゲー、スゲーぞオレ!!!

FDM方式の3Dプリンターで欠かすことできないフェラメント。1キロ単位で購入すると写真のようにリール形状で届き、プリントする際はこのリールがストレスなく回転し、本体にスムーズにフェラメントが送られるようにする必要がある。
何らかのトラブルで途中でフェラメントが供給できないとなると、まともなプリントはできないどころか、最悪の場合、モータやヘッドの故障にもつながりかねない .....

まともにプリントできなくなる要因はもう一つある。それは「湿気」の存在だ。数色のカラーを試したくて、リールを開封したのはいいが、1kgを使い切るには時間がかかり過ぎて結果、湿気ってしまうのがオチだ...
無論、このような状況では精度も求めても無駄な話だ。

どうにかならないか...と悩みに悩んで、遂にマシーンが完成したのである。

題して
「湿度調整機能付き!フィラメントリールBOX」
を今回はお披露目しよう!

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サイズは横540mm×高さ500mm×奥行き270mmのそこそこ大物になっちまったが、上段と下段合わせてフィラメントが約10本収納可能だ!!!業者か!?自作フィラメントBOX-寸法.png
さらには常に湿度を監視していて設定した湿度を超えると自動的に除湿機能が働き湿度を減らしてくれる優れた除湿機能も搭載済み!!!
BOXの一部からフィラメントが出せるので、BOXに入れたままプリントできてしまうゾ!!!
3Dプリンターユーザからしてみたら、きっと喉から手が出る程欲しい代物に違いないぃぃぃぃぃ

どーだ、欲しいだろぅ?!?

ではポイントを押さえながら解説していこう!

自給自足はあたりまえ!!

さすがにアルミフレームは購入したが、ご覧の通りフレームを固定するブラケットはすべて自作してやった!
自作ブラケット.JPG
このように同じパーツを必要個数だけ量産できるのはマジで助かる。
ちなみにこのブラケットで使用したのはPLAフィラメント。おなじみの格安フィラメントを使用。
1リール2,000円を切る価格とは思えないクオリティでコスパは言うまでもない。
黄色というよりは蛍光イエローと言った方が近い色合いだが...パンチがあって悪くないだろう。
骨組みはアルミフレーム2020。
コチラから購入可能だ。

スムーズな回転を可能にするベアリング内蔵内径治具

フィラメントがスムーズに引き出せないと、エクストルーダーに負荷がかかり均等にフィラメントを送ることことができなくなる。そのため、まずはフィラメントがスムーズに回転することが必須条件といえよう。

各フィラメントリールの内径は、メーカーによってサイズが異なるが、手元にあるリール内径は50mmと34mmの2種類であったので共通のシャフトサイズ(今回はφ10)に揃えて内径を変換させる治具が必要となる。

構造はこんな感じ
自作フィラメントBOX-リールベアリング.gif
上図の通り、フィラメントリールに対して2つの内径治具をサンドイッチ状にしてはめ込むことで軸のラインが一定となる。それぞれのベアリングとの "はめあい精度" は±0.1程度とし、プラスチックハンマーで軽く叩かないと、ベアリングがハマらない仕様とした。ここでブレるとベアリングが斜めに入ったりして、スムーズな回転は不可能となるからだ。

この点はマジで苦労した点でもある。
CAD上で寸法を出しても、結局±0.1程度の合わせ込みは現物調整にゆだねることになる。
ちなみにコチラが完成した内径治具↓
リール内径治具.png
対するコチラがお蔵入りとなった内径治具(苦労した証拠...誰かこれいる?)
お蔵入りとなった内径治具.JPG

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除湿機能の真相!?

本機には除湿機能が内蔵される..........というより、この機能が本命だ!
ただ除湿機を入れ込むほど、スペースに余裕もなければそんな素人技は自身のプライドが許さない!
ということで、今回は格安除湿機を分解し、必要な部分だけを内部に取り付けることにした。

毎度お決まりだがマネする場合は自己責任で頼むぞぉぉぉ。。。

購入したのはコンプレッサー方式のコチラの超格安除湿機!!!まぁこの値段だったら失敗しても痛くない。

コンプレッサー方式の原理は単純で「空気を冷やして湿気を結露させる」たったそれだけのこと。
冷たい飲み物をコップに注いで放置しているとコップの周辺に水滴がたまるのと同じ原理だ。

購入した除湿機を分解し必要な部分を取り除いた。
必要な部分は、大きいヒートシンクとファン、あとはそれらが取り付けられているプラスチックの部品。ヒートシンクとファンにある「ペルチエ素子」と呼ばれる電子部品も必要だ。購入した除湿機の機能として、溜まった水がいっぱいになったら自動で停止する機能と、排水タンクが取り付けられていないと動作しないようにする安全機能(スイッチ)が備えられていたが、いずれも今回は使用しないため不必要な部分はカットした。

作業中の写真がないのが悔やまれるが、本体への取付後はこんな感じ↓
自作フィラメントBOX-除湿機能 .png

取り外したパーツから出ている必要な配線は2系統あり、一つはファンの駆動用配線、もう一つは上述したペルチエ素子の駆動用配線である。除湿機に備えられていた電源コードの定格をみるとDC9V出力なので、この二つはDC9Vで駆動していたようだ。(ファンの定格電圧はDC12Vだが・・・)

湿度のモニター方法は!?

除湿機能は十分に除湿された環境では不要となる。
できれば常時湿度を監視し、設定した湿度をオーバーした場合のみ、除湿機能が働けば申し分ない。
そんな願いを可能にするのが、この「湿度制御コントローラ」である。

設定した湿度を超えた場合、このコントローラに内蔵されたリレーがONし、外部機器をコントロールできる優れものだ!!内部リレーもAC100Vに対応しているため、そのまま制御が可能。
安いくせに~なかなかヤリヨールな!

完成

自作フィラメントBOX-完成.png
ちなみに上段がPLA、下段がABS樹脂。
アクリルは自宅にあった廃材を使用し、アクリルとフレームとの固定はM5×10の皿ネジを用いて、フレームの溝に予め入れておいた角ナットで固定する。また、ビス頭が出ないよう、全てのアクリルのネジ部はザグリ加工にて処理を施した。

前面をガバァっと開閉する仕様にすることで、フィラメントの交換も容易に可能だ!
自作フィラメントBOX-開閉.gif
本体からのフィラメント引出しは、我家の環境に合わせて、「下側」 からとし、棚板に専用加工で穴を開け、下段にある3Dプリンターへとフィラメントが送られる仕様だ。

気になる湿度は30%~40%をウロウロ。ちなみに本体外の湿度は65%。
ここまで湿度を下げれたら申し分はない!!
フィラメントも常時安定しており、除湿効果は絶大だ!!!!!


いかがだっただろうか?
恐らく、ここまでカスタムで作成しているのも、日本中を探してもオレだけだと思う!
これは世紀の大発明をしてしまったのかもしれない!

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