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Make an M5Stack case. Part 1

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低解像度 3D Printer で M5Stack のケースを作る。その1    2020.01.30

Part 1  は「基礎」と実例の「Extension Module」です。
使用機材:Makerbot Replicator 2X。低価格のプリンターは これと同等です。
使用スライサーソフト:MakerBot 3.10.0
CAD File 公開:Makerbotが運営する Thingiverseに公開させて頂きました。
_ M5Stack Extension Module by macsbug
材料費:30円。Extension Module :M5Stackの下にスタックします。
材料費:50円。Extension Adapter:Extension Moduleの横に付けます。
この方法により 低価格の3D Printer で M5Stack のケースを作る事ができます。


Extension Module:M-BUS Connector を横に装備した Module です。

M5Stackとの接続は

Extension Moduleで行い

取り付け取り外しが簡単で

必要なものを必要な時に

アタッチする事が可能。

詳細:M-BUS Expander module for M5Stack
_ MBUS pin にスルーホールを追加したPROTO基板と
_ 秋月のL型ピンソケット(メス型) 2×15 を使用します。

 

Extension single PROTO : 10円
MakerBot : File Name= Ext_h83s, Raft= , Support=

 

Extension double PROTO : 10円
MakerBot : File Name= Ext_h83d, Raft= , Support=

 

Rear cover:20円
File Name= Rear_cover, Raft=Support=Unselected

 

Rear cover:20円
MakerBot : File Name= Rear_cover, Raft=Support=Unselected

 

Front cover:20円
MakerBot : File Name= Front_cover, Raft=Support=Unselected

 

Extension Adapter:50円
Front cover + Extension single + Rear cover
スタックはネジの取り付け、取り外しが面倒です。
M-BUS 15x2pinを使用し、自由なサイズと基板が使用可能になります。
必要な時に簡単に接続でき、不要な時は簡単に外せます。
右でも左でも接続可能で2列のピンにより緩みはありません。
1台のM5Stackで沢山の装置が使用できます。
UNIT Moduleもこの中に入るサイズです。

.


基礎:


低解像度3D Printerの課題:
_ M5StackのPROTO CASEは 低解像度の3D Printrerで製作する事が困難です。
_ 困難な場所は 凸部と凹部です。約 0.5mm 幅です。

_ 
_ 理由は PrinterのXY軸とNozzleの精度が低い為に 狭い幅は出来ません。


対策:
_ CAD:
_  1. 凸部と凹部は作らない
_    凸部はケースを固定する為ですが 基板の厚みで固定が可能です。
_    メモ:凸部の位置の 基板の厚みは 1mm です。
_    コネクターの高さ(前後の噛み合わせ)を合わせると他の厚みでも可能。
_    これにより市販基板を使用する事が可能になり自由度が増します。
_    凸部を無くすと凹部も不要です。
_ 
_  2. 単純な図形にする:綺麗に仕上がります。
_  3. 底面は極力平らにする:底面はラフトで荒いですが綺麗になります。
_  4. 丸い部分を少なくする:素材のねじれや変形が無くなります。
_  5. サポート材の少ない図面にする:取る手間が無く綺麗になります。
_  6. ノズルの幅に合わせた厚み(XY軸)にする:隙間が無くなります。

_ SoftWare:スライサー
_  1. ネジ穴等の幅の狭い物は 上に向ける。注意:内側は狭くなります。
_  2. ネジのナツト部は下に向け「Support無し」の設定にする。
_    下側でSupport ONにすると 汚くなる事とSupport材が取り難い。
_  3. 表になる面は 上に向ける。上側は綺麗に出来ます。
_  4. 製作物の下面は下に向ける。
_  5. ケースの内側は下向きでも良い。使用時は内側で見えない。


Thingiverse と CAD FILE:
_ Makerbot 主催の Thingiverse は基本的に Replicator のデーターです。
_ ただし,出力すると大きさが異なるとか使用出来ない物が多いです。
_ これは 他のサイトや有料サービスも同じです。
_ CAD図面と出力は異なります。機種により精度が異なる為です。
_ stl fileは通常 編集ができません。編集出来る dwg Fileが必要です。
_ 1. プリンター名を記載 すべきです。
_ 2. 出力した画像を添付 すべきです。
_ 3. dwg fileを公開 すべきです。


使用機材:Makerbot Replicator 2X
_ 仕様:ノズル直径は 0.4 mm と XY軸 11 microns で低解像度です。
_ 説明書は Z軸が多いですが 重要なのは Nozzle径 と XY軸の精度です。

Makerbot replicator 2X specifications
 Print quality   High 100 microns [0.0039 in]
 Standard 270 microns [0.0106 in]
 Low 340 microns [0.0133 in]
 Positioning accuracy  Nozzle diameter:0.4 mm [0.015 in]
 XY:11 microns [0.0004 in]
 Z:2.5 microns [0.0001 in]
 Filament diameter:1.75 mm [0.069 in]
 Software  Attached software:MakerBot
 Supported file formats:.stl, .obj, .thing

Makerbot replicator 2X のポイント:
_ Print quality は「Standard」で使用する。
_ High は 材料が途中で出力しない場合がありパラメーターの設定が必要。
_  適切な値を得るまで時間を要します。
_  Wheel や Ball 等の 小さな物は high でも出力可能です。


プリンターの準備:
_ プリンターの主な問題は プレートから材料が剥がれる事です。
_ 原因は 定着させる為のプレートと素材の熱収縮です。
_ 熱収縮は 途中で 材料の上下の温度差により熱収縮が発生します。
_ 横の収縮が縦方向に変化し剥離します。
_ 対策:以下の方法で 見事に定着します。
_ 1. プレートに Masking tape を張る。
_ 2. Masking tapeの上に NITTO No. 500NS Double-side tape を張る。
_ 3. Levering:プレートとノズルのレベリング調整を確認します。
_   隙間は 0.4mm程度。0.4mm厚のCARDか 付箋紙4枚分(1枚1mm)。

_ Support を使用しない方法:
_  下面のネジ穴等の短い距離は support無しで 綺麗に製作出来ます。

_ Raft と support を使用しない方法:
_  Raft と support が無いと下面や接触面が無く 綺麗にできます。

.

No. NOMEN Puchace Price
1   日東 再剥離可能強力両面テープ
, 5000NS50 ,  50mm×20m
 Amazon Japan G.K.    1495円
2   3M Masking Tape 243J Plus
, 100mmX18m 243J 100
 Amazon Japan G.K.      402円
3   Tax  Amazon Japan G.K.    410円
  Total Cost  1905円

 


Thingiverse データーの出力方法:Makerbot setup

設定1:Change Dimensions
_ Scale To : は 101.45% に設定しています。出力する倍率です。
_  実際の出力は図面より小さくなる為、実測し この値にしています。
_ 理由:出力した物は CAD図面の寸法通りには出来ません。
_  事前に図面とプリンターの出力差を調べ、倍率を設定します。

設定2:以下の3つの中から選択し出力します。

1 . Raft + Support :
_ Raft がある事により安定した出力が可能です。
_ ただし下面は Raft との接着で綺麗にできません。
_ Support がある事により安定した出力が可能です。
_ ただし Support 面が綺麗に取れず綺麗にできません。

2. Raft のみ。Support 無し。
_ Raft がある事により安定した出力が可能です。
_ ただし下面は Raft との接着で綺麗にできません。
_ ◯ Support が無く 下面のネジ穴等が綺麗にできます。

3. Raft 無し。Support 無し。
_ Raft 無しで Double side tape に印刷します。
_ ◯ 下面は 綺麗にできます。
_ ただし 大きな出力になると素材が出なくなる事があります。
_ 1回の出力で接着面が劣化しますので 新しいTapeを使用します。
_ 例:Rear_cover , Extension_front はこの方法で出力します。

名前と出力の設定値:
例:Extension single は File Name が Ext_h83s で
_ Raft は ,  Support は を選択します。

Extension_kit_for_Replicator
Layer Height= 0.20mm, Infill=100%, Number of Shells=2
No. Nomen File Name Raft Support
1  Extension_single Ext_h83s
2  Extension_double Ext_h83d
3  Rear_cover Rear_cover Unselected
Unselected
4  Extension_front Front_h54 Unselected
Unselected

_ Thingiverse CAD File:
_ M5Stack Extension Module by macsbug
_ 


プリンターの機種と精度:隙間
箱を作る場合、隙間が必要です。適切な隙間がないと 入らないか緩みができます。
1. 超高精度で図面通りに出来る Objet(1600万)での隙間は2mmです。
2. 高精度の Uprint(260万)での隙間は3mmです。通常この機種を使用しています。
3. 低精度の Replicator(初期30万)、他の低価格プリンターでの隙間は5〜6mmです。


参考:
01. MakerBot Desktop (Software) Custom Settings
02. MakerBot Replicator® 2X Desktop 3D Printer:トラブルシュート,メンテ。
03. Replicator 2X 日本語マニュアル

04. 2019.08.21 : M5Stack module MOIO by macsbug
05. 2018.12.30 : M5Stack Extension Module
06. 2019.12.03 : M5 Wheel ( moio ) part 2
07. 2019.12.03 : Easy PROTO Module
08. 2019.09.02 : Make PROTO Mudule on the board of aitendo
09. 2018.10.21 : M-BUS Expander module for M5Stack
10. 2019.08.20 : M5STACK Strongest 2400 mAh Battery Module
11. 2018.08.19 : Low cost PROTO Module of M5STACK
12. 2018.07.26 : Make M5STACK PROTO CASE


感想:
1. 私が通常使用しているプリンターは 高精度の「Uprint」です。
_ Rplicator 2X は精度が低い為 あまり使用していません。
_ 他の人は Uprint を使用出来ない事から Uprint用のデーターは
_ Thingiverse にアップしていません。
_ Replicatorで出力できる図面にし、何度も現物合わせをし 図面を修正。
_ 完成度を求めると 終わりませんので 今回の程度となりました。
_ 必要に応じて改善したデーターの更新をするかも知れません。

2. PROTO基板は オリジナル基板、秋月のハサミで切れる基板、
_ thousandiy氏に製作して頂いている基板があります。氏に連絡すると
_ 販売して頂けるかと思います。

3. PROTO PCB と同サイズの基板:片面ですがピッタリサイズの基板がある。
_ 4Pcs 5x5cm Prototype Single Side PCB Universal Board:538円。

4. 材料費:ABS 1Kg 3000円。1g = 3円。Ext_single = 3g = 9円。
_  Extension Moduleの材料費は 約30円です。このCADデーターを基に
_  DMM に注文するとかなり高価な価格(約20倍)になります。
_  都内でお会い出来れば 高精度Uprint版か完成品をお渡しする事ができます。

5. 低精度のプリンターは 正しく出力しない場合が多いです。
_  その為に 今回の検証でかなりの時間と費用を費やしました。
_  その点 高価ですが高精度の Uprint は 失敗の無い出力で経済的です。


Replicator 2X , Uprint , Thingiverse , moio , M5Stack ,

Written by macsbug

1月 30, 2020 @ 12:00 pm

カテゴリー: M5STACK

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