FreeCADで作ったBlockのデータを3Dプリントしてみました〜その1〜

# ご挨拶
こんにちは。たいちゃんです。
今年ももうAdvent Calendarのシーズンがやって来ました。
今回は僕の所属している秋葉原ロボット部内で提案を受けた、レゴブロックの3DCADデータをFreeCADで作成して、3Dプリンタで出力するという事に挑戦してみました。
# 経緯
元々は同じ秋葉原ロボット部の @nanbuwks さんと@KumahideSoukichi さんから提案を受けたものです。
まず、@KumahideSoukichi さんのレゴブロックのエレベータの説明図に使うブロックの図を、FreeCADで書けないかという話がありました。その後、技術書典15終了後の懇親会にて「3DCADデータからブロックを3Dプリンタを使ってブロックを出力してみたらどうだろう」と提案を頂き、挑戦してみることにしました。
# それでは作っていきます!
## まずはFreeCADで3DCADデータを作ります。
![FreeCAD_Block_01.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/319826/78a411c3-cadf-34c5-3e02-af04728f6089.png)
まず、Skectcherベンチで32mm×16mmの長方形を描きます。

![FreeCAD_Block_02.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/319826/a12407e6-2887-b93a-b8bc-f03d412b4285.png)
次にPartベンチで9.6mmで押し出します。(これをAとします)

![FreeCAD_Block_03.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/319826/fa5aa56d-30ad-260b-b5f7-0a1171204ef7.png)
今度はSkectcherベンチでφ4.8mmの円を描きます。

![FreeCAD_Block_04.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/319826/3c8b757f-5b3a-d013-75bc-05b4b96a5152.png)
こちらはPartベンチで1.6mmで押し出します。

![FreeCAD_Block_05.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/319826/5268d77a-23e0-e55c-b403-718c590af24f.png)
更にDraftベンチで4×2の配列複写をします。(これをBとします)

![FreeCAD_Block_06.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/319826/69f65f62-f7f7-5b6d-7957-2f950742f539.png)
そしてPartベンチでAとBのブーリアン演算の結合をとります。(これをCとします)

![FreeCAD_Block_07.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/319826/708b92d0-8728-4b7d-e766-892872b170b2.png)
その次はSkectcherベンチで上図のような図形を描きます。

![FreeCAD_Block_08.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/319826/d50d3f71-6601-a8ce-960b-a4fed92b639e.png)
その図形をPartベンチで8mmで押し出します。(これをDとします)

![FreeCAD_Block_09.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/319826/5dbb2830-2083-448e-bf07-00eefcdfb202.png)
CからDのブーリアン演算の差集合をとって完成です！！
その後STLデータでエクスポートします。
## スライスデータを作ります。(Gコードデータ)
![BaseBlock_4x2_20231117_01.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/319826/a38da340-59ec-c446-6257-675c7cd237ea.png)
スライサーにSTLデータをインポートした状態です。因みに層の厚さは0.1mm、材質はABS樹脂でラフト無しで出力しました。

![BaseBlock_4x2_20231117_02.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/319826/f00fb2f1-f808-17b7-f1f7-1eaa262c1284.png)
サポート材と出力時間が若干少なそうだったので、今回はひっくり返して出力する事にしました。
## 出力結果
![No1_Support_Untreated_01.JPG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/319826/f8ad756d-24ba-29bd-b211-658e70ca84ad.jpeg)
1個目の出力物です。サポート材が付いていますが、ボコボコしています。

![No1_Support_Untreated_02.JPG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/319826/401a0970-4d25-17a8-a881-a5ca608bef89.jpeg)
1個目の出力物の裏側です。こちらは比較的よく出来ているように思われます。

![No2_Support_Untreated_01.JPG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/319826/3ef8f97e-d79a-42e4-efea-3b61895691de.jpeg)
2個目の出力物です。あまり状態が良くなく、1個目よりボコボコになってしましました。

![No2_Support_Untreated_02.JPG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/319826/3dd37744-46ac-7a22-d0f5-a50925ce8472.jpeg)
こちらも裏側は綺麗に出来ているようです。

![Assembly_No1_Under_01.JPG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/319826/a41ca2d1-ccaa-490c-f563-b38c63d23bd7.jpeg)
1個目を下にして接合具合をみます。

![Assembly_No1_Under_02.JPG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/319826/17c5a3f8-23c4-eab4-7c84-3227977cb535.jpeg)
上の2個目持ち上げると外れてしまいました。

![Assembly_No2_Under_01.JPG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/319826/00a1c495-2138-4541-375f-b2fa6de1af7b.jpeg)
今度は2個目が下です。

![Assembly_No2_Under_02.JPG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/319826/82344760-53c9-1c4c-bd0d-fde125397386.jpeg)
上の1個目を持ち上げると2個目の方も持ち上がりました!!
# 結果
・今回、サポート材も出力時間も若干少なくて済みそうだったので、裏返して出力することにしました。しかし、肝心の接合部に当たる凸部周辺はボコボコになってしまいました。
・凸部の出力が酷かった2個目を下にしたときが、接合は上手くいきました。
# 考察と感想
・凸部の出力が酷かった2個目を下にしたときが接合が上手くいったのは丁度凸部の作りも1個目と比べてボコボコになり、それが却って1個目の下部の接合部にハマった為と考えられます。
・次回出力するときは、裏返しにせずに出力してみたいです。
・また、出力時の底面の品質を安定させる為、ラフトをつけようと思います。

# 後日談
先日の秋葉原ロボット部の勉強会で@pokibonさんが「自分の3Dプリンタでも出力してみる」と言って下さり、試しに出力して下さいました。3Dプリンタ等の環境が違うこともあってか綺麗な出力となりました。只、@pokibonさんがお持ちであったレゴブロックと組み合わせてみると、3Dプリントした方の凸部が小さかったとの事でスカスカだったとの事です。重ね方を逆にはめるとうまくいったとの事でした。

以上です。最後迄お付き合い下さり、有難うございました。