Kickstarterで出資した光硬化式3DプリンターLittleRPの初期セットアップ

LittleRP組み立て後に待ち受ける作業

　前回、Kickstarterで出資した光硬化式3DプリンターLittleRPが到着し、それを組み立てた。それでもまだプリントするまでにやらなければならない作業はいくつもある。今回は、これをプリントできる状態まで初期セットアップしてみたい。具体的には、プロジェクターのマウント、ビルドプレートの位置調整、PCとの接続、ソフトウェアのセッティングだ。今回はプロジェクターにacer P1500を使用している。Kickstarterのプロジェクトページでそれが一番きれいな解像度を得られると書いてあったからだ。しかし日本国内ではP1500は売ってなかった。そのため、ebayで探したところメーカー再生品が安く売っているのを昨年のうちに見つけ手に入れた。だが今なら日本国内でP1500の後継機であるところのacer H6510BDが新品でも6万円台で手に入るのでそっちの方がいいだろう。

プロジェクターのマウント位置の決定

　まず、プロジェクターをマウントしてみよう。LittleRPの底面のプレートにはプロジェクターマウント用の穴がたくさん開いている。

　H6510BDやP1500、X1240などのレンズが向って右側についてるタイプのAcerプロジェクターを使う場合は、次の写真の①～④の三角のどれかを使うことになる。4つの組み合わせがあるのは、プロジェクターの位置の前後を調整できるようにしてあるのだ。向かって右側にレンズがついているタイプのacerプロジェクターとは例えばこんな感じ。

　因みに⑤の三角を使うのは、P1283などの真ん中よりにレンズがついてるタイプのacerプロジェクターを使用する場合だ。真ん中寄りにレンズがついているタイプのacerプロジェクターとはこんな感じ。

　プロジェクターは、ミラーに近ければ近いほど良い。強い光が照射できるからだ。しかしながら低価格のグレードのプロジェクターのレンズでは焦点距離を短くすることができない。よって後ろに取り付けることになるのだが、後ろに行けばいくほど出力物の精度は低くなる。低価格のプロジェクターのランプは輝度も低い。輝度が低い上に遠くなってしまう。よって高いプロジェクターを使った方がきれいな出力を得ることができると言う事らしい。

プロジェクターの高さ調節

　今回はP1500を使用するので一番前の①の三角を使うことになる。前後の位置が決まれば、次は高さ調節だ。ミラーから近づくにつれて高く、離れるにつれて低くセッティングする。
　高さ調節用のアクリルの輪っかとPLA樹脂のスペーサーがついている。①のポジションにプロジェクターを固定する場合は1つの穴につき、アクリルのスペーサー2つとPLAのスペーサー1つ、②のポジションではアクリルのスペーサー1つとPLAのスペーサー1つ、③のポジションでは、PLAのスペーサーのみ、④のポジションではスペーサー無しで取り付ける。

　キットについていたネジはM4の25mmとM4の20mmの2種類だったが、ボードにあいていた穴はM3サイズでM4のネジは通らなかった。LittleRPのガイドではP1500のユーザーはドリルで穴をM4用に広げなければならないと書いてあるが、M3用の穴のままでよい。P1500を固定するためのネジ穴はM3である。よってM3 X 25のネジを購入する必要があった。25mmと20mmの2種類のネジがついていたのは、①と②のポジションでは高く設置するので25mmのネジを使い、③と④のポジションでは低く設置するので20mmのネジを使用するためだ。P1500を①のポジションに固定する今回は、M3 X 25のネジ
を購入すればいい。⑤のポジションを使うプロジェクターならネジの購入の必要はなく、M4のネジで行けるだろう。ここまでの話をまとめると以下のようになる。

• ①には、アクリルスペーサー2つ、PLAスペーサー1つ、ネジはM3 x 25mm
• ②には、アクリルスペーサー1つ、PLAスペーサー1つ、ネジはM3 x 25mm
• ③には、PLAスペーサー1つ、ネジはM3 x 20mm
• ④には、スペーサー無し、ネジはM3 x 20mm

　今回は①のポジションなのでこんな感じ。

　これでプロジェクターを留める。

　上から見るとこう。

　プロジェクターがつくとぐっとメカらしくなった気がする。

ビルドプレートの平行調整

　ビルドプレートが平行かどうかは造形の質に大きく影響する。ビルドプレートが大きく傾いていれば、造形物も斜めってしまう。なのでビルドプレートはデリケートに調整できるようになっており、その手順がLittleRPテクニカルサポートのLeveling the Build Plate に示されている。
　まず、ペトリ皿をセットし、その上にビルドプレートの頭の調整ハンドルを取りはらって置いてしまう。そのうえで、アームをビルドプレートの直前まで手でおろす。

　そのままでの状態で、ビルドプレートと、アームのPLA樹脂パーツの隙間が均等になるようにアームの3つのナットを締めていく。

　この状態で頭のハンドルビルドプレートの頭のハンドルを元に戻して固定するとビルドプレートがペトリ皿に対して平行になっているはずだ。

ケーブル類の接続

　接続するケーブルは4つ。まず、プロジェクターの電源ケーブルをコンセントにつなぎ、画像入力用のケーブルをLittleRPを制御するPCとつなぐ。これはプロジェクターの種類によってさまざまだろうから割愛すが、プロジェクターへの入力はD-SUBではなくHDMIなどのデジタル端子を使った方が画像がきれいに出るのでお勧めだ。出力物にも影響するだろう。
　次に、LittleRPの本体とPCの接続だが、まずはLittleRP背面の基盤の画像をご覧いただこう。

　miniUSB端子とPCのUSB端子をつなぐ。そして、電源端子が二枚の基盤の両方についているが、外側の基盤の電源その①だけに電源ケーブルをつなげばいい。電源その②は放っておけばよい。LittleRPの公式ガイド動画では、Y軸用のモーターを接続する端子などがたくさんついているが、Kickstarterキットでは省かれてしまっているので気にしない。注意点としては、電源ケーブルやUSBケーブルから基盤に電流がながれている間はモーターのケーブルの抜き差しはしてはいけないらしいと言う事だ。ケーブル繋いだ様子はこんな感じ。

　LittleRPの制御基板はarduinoなので、LittleRP本体に電源スイッチなどは装備されていない。miniUSBから電源が供給されれば基盤が動き出し、電源ケーブルからの電源でステッパーモーターを動かす。なので、個別スイッチ付きUSBハブ
や、個別スイッチ付き電源タップ
を使えば、電源スイッチの代わりになり、ケーブルの抜き差しの手間が省けるだろう。

　因みに、今回は特に触らないが、基盤の上部にms3、ms2、ms1と書かれたジャンパーピンがある。これは、ステッパーモーターのドライバーチップであるTi DRV8825へモーターステップの切り替えを知らせるためのものだ。初期設定では1ステップが1/8回転となっており、ネジ棒が1/8回転することにより5マイクロメートル上下させることができる設定になっている。よって、造形物の1層の限界は5マイクロメートルとなり、造形物の1層の厚さは5マイクロメートルの倍数で指定される必要がある。このジャンパピンを変更することで、1/16回転（1ステップで2.5マイクロメートル）や1/32回転(1ステップ1.25マイクロメートル)にすることもできるが、1ステップの回転を少なくするとその分トルクが失われることになる。参考までにジャンパーピン設定は以下の通りだ。

制御ソフトの設定

　LittleRPの制御ソフトウェアには、Creation Workshopが使用されている。この記事の執筆時点ではLittleRPテクニカルサポートのCreation Workshop RC36の項目からは1.0.0.36のファイルにリンクが張られているが、Creation Workshopのホームページには、1.0.0.54のURLが掲載されておりダウンロードできる。以降は1.0.0.54の画面をベースに話を進める。CW_Main_1.0.0.54.zipをダウンロードしたら、解凍してCreationWorkshop.exeを実行するとCreationWorkshopが起動する。特にインストールは必要ない。

　CreationWorkshopを起動させたら、まず”Configure”をクリックし、”Configure Machine”をクリックする。すると制御するマシーンの設定プロファイルを作れる画面になる。LittleRP用の設定を作って保存しておこう。Default_SLAと表示されたプルダウンメニューの横の”+”アイコンをクリックすると、プロファイル名を入力させる小さなウィンドウが表示されるので、解かりやすく”LittleRP”という名前のプロファイルを作ってみる。

　さっそく、プルダウンメニューから先ほど作った”LittleRP”を選択してみる。

　ここから本格的な設定をしていくのだが、おおっとその前に、LittleRPとPCをUSBケーブルで接続した状態で、どのポートで接続されているかを、Windowsのデバイスマネージャーから確認しておく。

　うちの環境ではCOM3だったので、”Machine Connection”の”Port”の”Conigure”ボタンをクリックして、Connection Setup画面の小さなウィンドウを表示させ、”Port”のプルダウンメニューで”COM3″を選択し、”Speed”で”9600″を選択して”OK”をクリックする。

　そのまま、”Build size(mm)”の欄で、”X”を”72″、”Y”を”41.5″と入力する。”Z”はそのままでよい。これが造形可能な枠の大きさとなる。これより大きなものは造形できない。
　続いて、”Available Displays”の欄からプロジェクターを示すディスプレイを選択して”+”アイコンをクリックし、選択したディスプレイが”Configured Displays”の欄に表示されるようになったことを確認する。画像の例では、デュアルディスプレイ構成のところに、LittleRP用のプロジェクターを追加したので、DISPLAY3が設定すべきディスプレイとなる。
　最後に、”Machine Controls”欄で、”Z Axis”、”Projector Control”、”Manual GCode”、”Motors On/Off”のそれぞれにチェックを入れて、”Apply”をクリックする。

　続いて、スライサーの設定を行う。”Configure Sliceing Profile”をクリックしスライサーの設定画面へ移る。左端のプロファイル選択欄で”Create”ボタンをクリックして新しいプロファイルを作っておく。このあたりは綺麗に出力できるようになるまで数値をいじくりまわしていくことになるので、とりあえず”test1″というプロファイルを作ってみる。プロファイル名を入力して”OK”ボタンをクリックしておく。

　続いて、使用する樹脂のプロファイルも作っておく。左上の”Profile in Use”で先ほど作った”test1″を選択しておくと、3Dモデルをスライスする際に”test1″のプロファイルが使用される。その下の”All Profiles”でtest1を選択状態にしておくと、プロファイル”test1″の内容が編集できる。LittleRP本体と一緒についてきたサンプルレジンは、MakerJuice社SF for LittleRPの赤色なので、”Resin Profiles”欄の”+”アイコンをクリックして、”SF Red (MakerJuice)”と入力し”OK”ボタンをクリックしてプロファイルを作っておく。

　このResin Profilesでまとめられるのは、その下の”Exposure Settings”の欄にある設定だけだ。Resin Profilesを切り替えても”Lift and Sequence”や”Export Options”には影響がない。
SF for LittleRPは現在1リットル当たり65ドルなので、”Price Per liter”に”65″と入力する。その下の”Exposure Settings”欄の設定項目を設定していく。LittleRPテクニカルサポートの一番下にSF for LittleRPの濃い赤用設定例が乗っていたのでとりあえず50マイクロメートルの場合の設定例の通りに設定してみる。使う樹脂ごとのみでなく、色によって光の吸収具合が違うので同じメーカーの同じシリーズの樹脂でも色によってこのあたりの設定は変えていく必要がありそうだ。

　”Slice Thickness(mm)”はスライスする一層ごとの分厚さの事だ。LittleRPではステッパーモーターのステッピングが1/8回転なので最小が5マイクロメートル(0.005mm)となる。なので個々の値は5の倍数で指定しなければならない。本体のジャンパーピンをいじくることで1ステップを1/16回転(1層2.5マイクロメートル)や1/32回転(1層1.25マイクロメートル)にすることが可能であるが、その場合、トルクを失うことになるのでうまくいくかどうかはテストしてみないとわからない。今回は初期設定なので1/8回転のまま、5の倍数で”0.050″mmのままにしておく。
　”Exposure Time(ms)”は、造形物の一層あたりにどのくらいの長さ光を当てるかを設定する。”3500″ms(3.5秒)とする。
　”Base Exposure Time(ms)”は、造形物をビルドプレートに安定させるための台座層、一層あたりに光を当てる長さを決める。台座がしっかりしてないとビルドプレートにくっつかず、後の造形に大きな影響が出るので造形物一層あたりの設定よりも長めに設定する。”8000″ms(8秒)とする。
　”# Base layers”は、台座層を何層積み上げるかを設定する。公式サポート動画にならって”10″にしておく。
　”Enable anti-aliasing“は、積み上げていく層と層の間を敢えてぼやかすことによってなめらかな出力を得るための設定だ。この設定を有効にして値を大きくすると層が目立たなくなるが、大きくしすぎると全体がぼやけてしまうのでいい感じの値を探る必要がありそうだ。これも例によって公式サポート動画にならって”2.5″にしてみる。

　続いて、”Lift and Sequence”欄の設定に取り掛かる。
“Lift and Sequence Time(ms)”は、アームを持ち上げたり下げたりするシーケンスにかかる時間を入れる。LittleRPの場合は”3900″ms位でいいらしい。
　”Z Lift Distance(mm)”は、一層露光させた後、多めに引き上げてから降ろすというアクションをするのだが、どの程度上下させるのかというのを設定する。”5″mm位でいいらしい。
　”Z Lift Speed(mm/m)”は、アームを引き上げる動作のスピードを分速何mmかで設定する。”50″mm/mでよいらしい。
　”Z Retract Speed(mm/m)”は、アームを下す動作のスピードを分速何mmかで設定する。liftより速めの”100″mm/mでよいらしい。
　”Slide/Tilt Value”は、樹脂をかき混ぜるためにペトリ皿を揺らしたりする機構をもった機種のための設定だがLittleRPにそんな機能は無いので、”0″でよい。

*追記・”Slide/Tilt Value”は樹脂をかき混ぜるためではなく、スライドは照射面をスライドさせて照射面積を倍取りするもの、チルトは垂直にビルドプレートを引き上げると造形物とペトリ皿の間に真空状態ができて吸引され造形中に造形物がビルドプレートからはがれ落ちてしまうので、それ防ぐためペトリ皿を斜めにして造形物の硬化面をペトリ皿からスムーズに剥がす機構であるとの事。@tomo3tipsさん情報ありがとうございました。ちなみにチルト機構はバッチ３の出荷完了後３０日から４０日後にオプションで注文を受け付けると予告されている。入手出来たらそちらもまた後日記事にできるかもしれない。

　その下の、”Image Reflection”は、投射されるイメージを反転させるかどうかの設定だが、反転させないのでチェックは入れない。

　さらに下の、”Export Option”だが、スライスした結果をベクター情報で保存したり、バックアップしておいたりできる。うまくいった情報をためておくといちいちスライスしなおさなくて良くなるかもしれない。必要に応じて設定成されるがよろしかろう。

　最後に、”Apply Changes”を忘れずクリックする。

動作確認とプロジェクターのピント合わせ

　一通りの設定が終わったので、ソフトウェアから機体を制御できるかどうかの確認と、プロジェクターのピント合わせをしてみる。作業の前に、すべてのケーブルが接続されていて、プロジェクターに電源が入っていることを確認する。
　まず、画面上部の”Control”をクリックしてコントロール画面を出す。そして、その上の接続アイコンをクリックして、LittleRP本体とPCの接続を開始する。

　接続できたら接続アイコンがグレーアウトして、入れ替わりに切断アイコンが白く変色しているはずだ。その状態で、アームを動かしてみる。LittleRPにはZ軸しかないので、設定画面でZ軸の制御のみ有効にしてある。そのためここでもZ軸の制御インターフェースのみが表示されている。アームの位置を確認して、”+Z”の”0.1″をクリックしてみると、0.1mmだけアームが持ち上がったはずだ。ここでもし動かなかったとしても、連打してはいけない。動かない場合はCOMポートの設定が間違っていることが疑われる。設定を治した後に接続すると、接続できていない間に発行されたコマンドがスタックされていて、それが一気に本体に発行されアームが動きまくり大変な事態になる。実際に我が環境ではなった。0.1mm動かすことに成功したら、1mm、10mmと上下に動かしてみよう。スムーズに動けばうまく組み立てられている証拠だ。1.0.0.54からは”Motors”の項目が追加でき、これをOFFにしておくことで手動でもアームを動かすことができるようになった。1.0.0.39までは制御ソフトを使わないとモーターがONになっており手で動かすことができなかったのだ。着実に便利になってきているのがうかがえる。

　つづいて、右側の”Projector Control”の欄を見てみる。下半分のコマンドを送るための欄は、プロジェクターとPCをシリアルケーブルで接続していると、プロジェクターにコマンドを送ることができるようになっており、そのための設定だ。今回はプロジェクターとシリアル接続はしておらず、プロジェクターのHexのコマンドを調べるのも面倒なので、触らずにおいておく。とりあえず、プロジェクターに画像を映してみるために、”Show Calibration”をクリックしてみる。黒地に赤い格子のガラがプロジェクターから投射されているはずだ。ペトリ皿を取り除いて、代わり細く切ったプリンター用紙を置いてみる。

　とりあえず、赤い格子が移っていることは分かるが、ぼやけている。ピントを合わせるために、レンズの前の調整ダイヤルを一番右まで回し、後ろの調整つまみを一番左に回して焦点距離をぎりぎりまで近くにしてみる。

　ぐっとシャープになった。格子が左右対称になっていないのは元の画像が左右対称でないからだ。

　”Show Blank”のボタンを押すと、カラっぽの光が照射される。”Hide”をクリックすると、Windowsで設定した通りデスクトップが表示される。”Hide”の状態で、プロジェクターにテクニカルサポートページの”Projector Test Images”からダウンロードできる1920×1080のテスト画像を投射させてみる。プロジェクターのデスクトップで全画面表示させてやればいい。

　割ときれいに表示できてると思う。プロジェクターからの照射はとても眩しいので、この状態を確認する際はUVカットのサングラスが必須である。かのガリレオも太陽を観察しすぎて失明した。目は光を集める機関だが、それゆえに強すぎる光には弱いのだ。目は大事。

さしあたっての設定を終えて

　とりあえず、本家の情報をつたない英語力で理解できる限り翻訳しつつ設定してみた。間違いがあればご指摘いただけると幸いである。レジンの照射時間やアームの動く速度のあたりの設定は綺麗に出力されるまでトライアンドエラーを繰り返していくことが必要で、ここで挙げた数値で動くことを保証するものではないことをあらかじめご了承願いたい。またしても図らずして記事が長くなってしまったので、テストプリントしたりした結果は次回に持ち越す。震えて待て！

Acer H6510BD フルHD プロジェクター (DLP/3D対応/3,000lm/1920×1080/HDMI1.4搭載/2.2kg/スピーカー内蔵)

TRUSCO 六角穴付ボルト ステンレス半ネジ サイズM3X25 38本入 B440325

セーフタッチ ニトリルグローブ パウダーフリー Lサイズ