3Dプリンタで基板のケースを作ってみました

せっかく3Dプリンタを買ったので、自分で設計したものも印刷してみました。作ったのは基板用のケースです。

基板とかキットは作っているときは裸の基板でもいいのですが、実運用を開始するとケースが欲しくなります。昔は裸で運用していても気にならなかったのですが、自分が思っている以上に無意識でもショートしないようになど気を使って扱っているようで、ケースを入れると精神的な負荷が下がるんですよね。無造作に扱える安心感を知ってから、実運用で使うようなものはケースに入れるようにしています。

今回の対象の基板は Strawberry Linux さんで販売されている USB2.0アイソレータ・モジュールキット です。

こちらの基板は細長でちょうどよいサイズのケースが無くて困っていたんです。形状的にはタカチのSW-90Sあたりが合いそうなのですが、微妙に小さくて入らない・・。

ということで 3D プリンタでオリジナルケースを作ってみました。

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初めての3Dモデリング

3Dデータの作成にはオープンソースで無料の3D CadであるFreeCadを使いました。3D CADは初見なのですが、ありがたいことにやりたいことはほぼネットで調べればわかりました。私が参考にしたサイトは以下です。

FreeCADは古くからあるため、バージョンによって使い方や機能が変わっているようです。書かれているとおりにやってできない場合は、別のページを検索してみるなど試行錯誤が必要でした。

FreeCADは構造解析とかまでできるらしく、多機能すぎて極々一部の機能しか使えていないのですが、これが無料で使えるのは大変ありがたいですね。先人たちに感謝です。

で、どうにかこうにか設計したケースがこちらです。

設計しただけで満足しちゃいそうなくらいそれっぽく作れました。右側の穴がUSB Type-A、左側がType-Bの口です。上から基板を差し込めるようにType-B側は口の上部を開放させてみました。

初めてのくせに背伸びして丸みをつけてます。

ケースのフタの方はこんな感じ。

フタのズレを防ぐための突起は、ケースの内寸よりも片側0.1mm(両方合わせると内寸より0.2mm)小さくしています。実際に印刷してみると、このくらいの値でスムーズに閉められるのにズレる感じもなく、ちょうどよい感じでした。

左側にはType-Bの上の隙間を埋めるための突起をつけています。右上の穴は3φの電源LEDを出すための穴です。

印刷してみた

Tina 2S付属のフィラメントで印刷してみました。思っていたよりもキレイに仕上がりました。寸法もぴったりです。2万円でこれだけ出力できれば十分です。

フタを閉じたところです。ちゃんとぴったりハマってます。個人的には大満足の出来です。

ただ、一つ設計ミスが・・・

ネジの頭の大きさをミスっていて、M3のネジで締める予定だったのですが入らず。

やむなくM2.5のネジを買って止めることになってしまいました。

感想

時間はかかりましたが、素人でも無料のCADで3D設計&プリントができました。

FreeCADを使ってみてすごいと思ったのは、Excelのような内蔵のスプレッドシートにパラメータを書いておいて、それを参照できることでした。スプレッドシートなのでもちろん計算も可能です。

基板サイズや、外形のサイズ。ケースの厚みなどをスプレッドシートに書いておき、それを参照するようにしてモデリングをしておくと、スプレッドシートのパラメータを変えるだけで簡単に3Dモデルを変更することができます。

今回ケースをモデリングしたときのスプレッドシート以下のような感じです。後から変更できることがわかっていれば、とりあえず仮の値で作っていって、最終的に微調整するみたいなこともできるので、非常に良い機能だなと思いました。これがパラメトリックCADというものかーと感動しました。

FreeCAD本買っちゃいました

今回はひとまずFreeCADの入門的なところをサラッと触った程度ですが、もっといろいろな機能があるようですし、複雑な設計もできるようになりたいですね。

FreeCADはWebに情報は溢れているものの、日本語の情報が少なかったり、あってもバージョンが古くて説明が違っていたりするので、ある程度使いながら試行錯誤が必要そうです。

今回はひとまずWebで検索しながらやりましたが、ある程度まとまった情報が欲しかったので本を買ってしまいました。基礎からのFreeCADです。

買ってから気づいたのですが、以下のサイトの作者の方が書いた本?かもしれません。似た図柄が出てきていたので。本と以下のサイトを参考にすると良さそうです。

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まとめ

無料のFreeCADを使って3Dモデリングをしてみました。不慣れでなかなか思い通りのモデリングができなくて、時間がかかったり、ちょっと失敗はしたものの、期待以上の出来で大満足でした。

将来的には歯車とかカラクリみたいなものも作ってみたいなー

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