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ジャンクパーツが大変身!? 3000円で作る3Dプリンター(組立て編)

mini_cnc

 

最近何かと話題な3Dプリンター。気になるものの用途や価格の面で購入を迷ってる方も多いんじゃないでしょうか。

そこで今回は、材料費約3000円という低コストで手軽に3Dプリンターを作ってみたいと思います!プラモ感覚で作れるので、電子工作を初めてみたい方やものづくりが好きな方にもおすすめです。

組立て編ソフト編の二回に分けて説明していきます。

※ケガややけどをする恐れがあるため、製作はあくまで自己責任で行ってください。

 

今回作る3Dプリンター

今回作るものは厳密にはCNCプロッターという、いわば「お絵かきマシン」で、一般的な3Dプリンターが持つプリンターヘッドの代わりにペンを持たせたようなものになります。どちらもXYZの3軸で動くため基本構造は同じです。mini cnc

これが実際に描いている様子です。人間では描けないような細かい図形も簡単に書いてしまします!!

必要なもの

今回の材料・工具については別ページに詳しくまとめる予定なので材料調達時に参考にしてください。(現在執筆中です)

材料

  • DVDドライブ
  • Arduino uno
  • CNCシールド
  • モータードライバー(A4988)×3
  • ACアダプター(12V)
  • ジャンパワイヤー
  • ボルト、ナット
  • トレー(20㎝×15㎝×20㎝ぐらいの箱の様なもので大丈夫です)
  • L字金具
  • ペン

工具

  • はんだごて
  • はんだ
  • プラスドライバー
  • 電動ドリル
  • グルーガン
  • 電工ペンチ(あると便利)

制作手順

XYZ軸を作る

DVDドライブを分解

今回使用する部品はこの部品です。

axis

金属パーツが多いのでケガには気を付けてください。

ものによって構造は微妙に違いますが、分解手順は大体同じです。

まず蓋を固定しているネジを取ります。

外せる基盤を外した後、イジェクトホールと呼ばれる穴に針金などを挿してトレイを開けます。

eject

そうすると目当ての部品が見えてくるので固定しているネジを外します。

最後にレーザーユニットを取り除けば分解完了です。

laser

あとは同じように他の二つも分解してください。

モーターにはんだ付け

こういったドライブには線が四本出ている(バイポーラ)ステッピングモーターと呼ばれるモーターが付いています。この手順では後で登場するArduinoにモーターを接続するために、各4本ジャンパワイヤーをはんだ付けします。

作業の前に、初めてはんだ付けする方のためにちょっとしたコツを説明します。このステップを守ることでスムーズにはんだ付けを行うことができるようです。

  1. コテを母材に当てて温める
  2. 糸はんだを溶かす
  3. 糸はんだを離す
  4. コテを離す

(これは完全にタモリ倶楽部の受け売りです。ww)

そんなこんなで作業に入ります。まず最初に4本ケーブルを取りオス部分を切ります。

そして、電工ペンチで被膜を剥き、先ほど取り出した軸のモーターにはんだ付けします。このときクリップや作業スタンドなどでケーブルを固定すると安定した状態で作業できます。

モーターにはんだ付けする際に、銅線をひねって事前にはんだをしみこませるとやりやすいです。

なるべくはんだを盛りすぎないようにしましょう。

最後に、グルーガンを使って線を固定すると断線の心配を減らせます。

他の二つにもこの手順ではんだ付けしてください。

スタンドに軸を設置する

軸にネジをつける

先ほどはんだ付けした軸をこのようにします。

axis set各軸にボルトで足をつけます。

X軸はキャリッジ部分に穴をあけ、ボルトを固定します

carriage

Z軸には薄くて硬そうな板を挟み、中央の適切な位置に穴を開けてX軸のボルトに固定します。

xz axis

スタンドを作る

片方のトレーを立てるように固定し、さらに軸を固定するための穴を開けます。ドライブによってボルトの位置が違うため、確認しながら穴をあけてください。(軸を固定するための穴を4つ開けます)

stand

軸を設置する

先ほど足をつけた軸をスタンドに固定します。

各パーツに傾きが無いように設置してください。

cnc stand

ステージとペンマウントを設置する

ステージをY軸に固定し、ペン先がステージの中央にくるようにグルーガンを使用してペンマウントを固定します。

cnc pen mount

ペンマウントはL字金具でクリップを挟み込むようにして作ります。

pen mouont

ステージに関してはドライブケースに付いていたプラスチックパーツをスペーサーとして活用します。

stage

 

Arduinoの準備

Arduinoにシールドとドライバをのせる

シールドはタクトスイッチがUSBの横にくる向きでArduinoに取り付けます。

ドライバはXYZのソケットに取り付けます。可変抵抗が手前側にくるように設置してください。

cnc shield

ACアダプタをArduinoに繋げる

このACアダプタはモーターの電源になります。

ACアダプタのプラグを切断して、電工ペンチで被膜を剥いた後、極性に注意しシールドに取り付けます。

基本的にケーブルに白線が入っている方がプラスです。

12v power

例外もあるので、チェッカーを使い極性を確かめる事をお勧めします。

軸とArduinoを接続

モーターにはんだ付けしたジャンパワイヤーをシールドの各軸用のソケットに接続します。

問題はワイヤーをどの組み合わせで取り付けるかですが、実際に動かす段階で最適な接続箇所を確認できるので今はとりあえず接続しておきましょう。

cable

まとめ

以上で組み立ては完了です。

このいかにもメカメカしい見た目どうでしょうか?

次回のソフト編ではこのマシンが実際に動き、ウィーンウィーンと気持ちいい音を聞かせてくれます。

乞うご期待!(現在執筆中)

 

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