3Dペンで立体造形を工作しよう!

2019/07/16
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今回は空間に絵が描けるペン型の工作機器「3Dペン」で、創造性と空間能力を育む体験工作をしてみようと思います。

① 仕組みと素材を理解しよう

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3Dペンとは?

3Dペンとは、空間に絵が描けるペン型の工作機器です。通常のペンは紙などに平面に描きますが、3Dペンは、立体的に描けます。

比較的安価に手に入るようになり、子どもから大人まで気軽にオリジナルのものづくりができるようになりました。近年、創造性と空間能力を育む教育として注目されています。

3Dペンの仕組み

3Dペンの仕組みはとても簡単に出来ています。3Dペンの中に素材を入れて溶かし押し出すことで、ペン先から素材が細い線となって出て瞬時に固まることで、立体作品を作ることが可能です。

このペン先から出てくる素材のことを「フィラメント」といいます。

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3Dペンに使われる素材

フィラメントで使われる素材は大きく二つあります。
① PLA = ポリ乳酸 (Polylactic Acid)
② ABS = アクリロニトリル(Acrylonitrile)ブタジエン(Butadiene)スチレン(Styrene)共重合合成樹脂

【PLAの特徴】
落としたり何かにぶつけたりしたときに、欠けたり割れたりすることが多い。溶けたときに、甘い匂いがする。

【ABSの特徴】
弾力性があり、圧力をかけても折れることなく曲がる。滑らかに押し出されてとても使用しやすいが、強い匂いが発生する。

② 3Dペンと必要物をそろえてみよう

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・3Dペン

金額:3,000円~5,000円

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・フィラメント

金額:1.75mmタイプ 20~40円前後/1mあたり
比較的まとめて購入することで金額を抑えることができます。

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・ニッパー

100円ショップなどでも購入が可能。

・透明ボード

表面がざらざらした加工を施されているものがベストです。
ここではサンプルとして100円ショップで購入したまな板シートを使います。

③ 3Dペンを使ってみよう

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① 3Dペンの電源を入れてみよう

ペン後部にあるUSBとケーブルをつなぎます。

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② 3Dペンを使ってみよう(1)

多くの3Dペンで「PLA」と「ABS」を切り替えることができます。ここでは「PLA」に設定します。

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③ 3Dペンを使ってみよう(2)

3Dペンは高温でフィラメントを溶かし、ペンのように描画することで造形を作り出します。

今回使用している3Dペンでは、図内のボタンを押すことで赤いLEDが点灯し、ディスプレイに表示される温度が上昇します。

温度が200度に達すると、LEDが緑色となり、準備が完了します。

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④ フィラメントをセットしてみよう(1)

ペン後部にフィラメントをセットする箇所があるので、奥に押し込みます。

音が空回りしているようであればフィラメントをもう少しだけ奥まで押し込んでみてください。正しくセットできていない可能性があります。

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⑤ フィラメントをセットしてみよう(2)

フィラメントをセットしたら、実際に描画するボタンを押してみましょう。

うまくいくとフィラメントがペン内部に引き込まれていきます。

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⑥ フィラメントをセットしてみよう(3)

しばらくするとペン先から溶けたフィラメントが出てきます。

この時、フィラメントはとても熱いので、直接手で触らないようにしてください。また、右ボタンを押すと溶けたフィラメントが出てくる速さが変わります。

速さの調整ボタンは、使用するペンの性能によって違います。

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⑦ フィラメントをとめよう

描画するボタンをもう一度押すと、フィラメントは止まります。

この時、出てきたフィラメントは非常に熱いので、素手できろうとせず、ニッパーできるようにしましょう。

④ 3Dペンで絵をかいてみよう

3Dペンでいきなり絵を描こうとしても、なかなか扱いが難しいものですので、まずは簡単に線を描くところから始めてみましょう!

今回はこちらのPDFをダウンロードして印刷し、下絵として使ってみましょう!

ペンは立て気味に使用するとうまく扱いやすいです。フィラメントの出る速度を調節し、使い易い速度を見つけてみましょう。

ペンはフィラメントとノズル部分が非常に高温になりますので、火傷に注意して使用しましょう!

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① プリントアウトした紙を透かしてみよう

印刷したPDFデータを透明ボードの下に置き、下絵に沿っていくつかの線を描いてみましょう。

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② 線を描いてみよう

ペンを指先で固定して、腕全体を横に滑らせるようにすると安定した線が描けます。直線、ぐにゃぐにゃの線、ギザギザな線など、いろいろな線を描いてみましょう。

細かいギザギザなどを描くときは指先で動きをつけながら、腕全体を滑らせるように練習してみましょう。

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③ 描き終わったらシートから外そう

描き終わったら透明シートから外し完成です。冷えると図のように固まり、形を作ることができます。

あとがき

いかがでしたでしょうか?

3Dペンで好きな形を造形することで、オリジナルのマイクロドローンのボディパーツをつくったり、楽しむための可能性が広がります。

これで今回のレポートを終わります。ありがとうございました。