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RepRap （ replicating rapid prototyperの略）は、ほとんどの部品を印刷できる低コストの3Dプリンターを開発するプロジェクトです。オープンデザインとして、プロジェクトによって作成されたすべてのデザインは、フリーソフトウェアライセンスであるGNU General Public Licenseの下で公開されています。[ 1 ]
これらの機械は部品の一部を自作できるため、著者らは、大規模な産業インフラを必要とせずに複雑な製品を製造できる安価なRepRapユニットの可能性を構想した。[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]彼らは、RepRapがこのプロセスの進化を示すとともに、その数が指数関数的に増加することを意図していた。[ 5 ] [ 6 ]予備研究では、一般的な製品を印刷するためにRepRapを使用すると、経済的な節約につながると主張された。[ 7 ]
RepRapプロジェクトは2005年にイギリスのバース大学のイニシアチブとして始まったが、現在では世界中の何百人もの協力者で構成されている。[ 5 ]
RepRapは、2005年にイギリスのバース大学で機械工学の上級講師を務めていたエイドリアン・ボウヤーによって設立されました。資金は英国工学・物理科学研究会議から提供されました。
2006 年 9 月 13 日、RepRap 0.2 プロトタイプは、自身のものと同一の最初の部品を印刷し、その後、市販の 3D プリンターで作成された元の部品と交換しました。2008 年 2 月 9 日、RepRap 1.0「ダーウィン」は、ラピッド プロトタイピングされた部品の半分以上のインスタンスを少なくとも 1 つ作成しました。2008 年 4 月 14 日、RepRap はエンド ユーザー向けのアイテム、つまり、iPod をFord Fiesta車のダッシュボードに固定するためのクランプを作成しました。同年 9 月までに、さまざまな国で少なくとも 100 個のコピーが生産されました。[ 8 ] 2008 年 5 月 29 日、ダーウィンは、ラピッド プロトタイピングされたすべての部品の完全なコピーを作成することにより、自己複製を達成しました[ 9 ] (これは、ファスナーを除くすべての部品の 48% に相当します)。数時間後、「子」マシンは最初の部品、タイミング ベルト テンショナーを作成しました。
2009 年 4 月、自動制御システムとプラスチックと導電性はんだの両方を印刷できる交換可能なヘッドシステムを使用して、RepRap で電子回路基板が自動的に製造されました。2009 年 10 月 2 日、Mendel と呼ばれる第 2 世代の設計で最初の部品が印刷されました。Mendel の形状は立方体ではなく三角柱に似ています。Mendel は 2009 年 10 月に完成しました。2010 年 1 月 27 日、 Foresight Institute は、改良された RepRap の設計と構築に対して「Kartik M. Gada 人道イノベーション賞」を発表しました。[ 10 ]
2010年8月31日、第3世代のデザインはハクスリーと名付けられました。これはメンデルのミニチュア版で、元の印刷量の30%でした。2年以内に、RepRapとRepStrapの製作と使用は、テクノロジー、ガジェット、エンジニアリングのコミュニティで広く普及しました。[ 11 ]
2012年に初めて成功を収めたデルタ設計のロストックは、それまでとは全く異なる設計だった。最新版では、オープンビーム、ベルトの代わりにワイヤー（通常はダイニーマやスペクトラの釣り糸）などが使用され、これらはレプラップにおける最新のトレンドの一部を反映していた。
2016年1月初旬、RepRapPro（「RepRap Professional」の略で、英国のRepRapプロジェクトの商業部門の1つ）は、2016年1月15日に営業を停止すると発表した。その理由は、低価格3Dプリンター市場の混雑と、その市場での拡大が不可能だったためとされた。RepRapPro Chinaは引き続き営業している。[ 12 ]
このプロジェクトは進化を促すためにボウヤーによって設計されたため、多くのバリエーションが生み出されました。[ 13 ] [ 14 ]オープンソースプロジェクトであるため、設計者は自由に修正や置換を行うことができますが、潜在的な改善点を他の人が再利用できるようにする必要があります。
RepRapプリンターには、以下のような多くのデザインがあります。
RepRapは、単なるハードウェアではなく、完全な複製システムとして構想されました。そのため、このシステムには、3Dモデリングシステムという形でのコンピュータ支援設計（CAD）と、RepRapユーザーの設計をRepRapへの指示に変換して物理的なオブジェクトを作成するコンピュータ支援製造（CAM）ソフトウェアおよびドライバが含まれています。
当初、RepRap 用に 2 つの CAM ツール チェーンが開発されました。1 つ目は「RepRap Host」と呼ばれ、RepRap の主任開発者であるAdrian BowyerによってJavaで記述されました。2 つ目は「Skeinforge」[ 15 ]で、Enrique Perez によって記述されました。どちらも、3D コンピュータ モデルをプリンターを制御する機械語であるG コードに変換するための完全なシステムです。
その後、 Slic3rやCuraなどの他のプログラムが開発されました。最近では、RepRapプリンターをフライス加工や流体処理などの他の用途に使用できるように、Franklinファームウェアが開発されました。 [ 16 ]
RepRapコミュニティでは、 Blender、OpenSCAD、FreeCADなどの無料のオープンソース3Dモデリングプログラムが好まれていますが、 STLファイルを生成できる限り、ほぼすべてのCADまたは3DモデリングプログラムをRepRapで使用できます（Slic3rは.objおよび.amfファイルもサポートしています）。そのため、コンテンツ制作者は、 SolidWorksやAutodesk AutoCAD、Autodesk Inventor、Tinkercad、SketchUpなどの商用CADプログラムと、フリーソフトウェアの両方など、使い慣れたツールを自由に活用できます。
RepRapは、 ABS、ポリ乳酸（PLA）、ナイロン（すべての押出機が対応しているとは限りません）、HDPE、TPE、および同様の熱可塑性樹脂からオブジェクトを印刷します。
RepRapでプリントされたPLAとABSの機械的特性はテストされており、市販のプリンターで作られた部品の引張強度と同等である。[ 17 ]
ほとんどの市販の機械とは異なり、RepRap のユーザーは材料や方法を実験し、その結果を公表することが推奨されています。セラミックなどの新しい材料を印刷する方法は、このようにして開発されました。さらに、シャンプー容器や牛乳パックなどの廃プラスチックを安価な RepRap フィラメントに変換するために、いくつかのRecycleBotが設計および製造されています。 [ 18 ]この分散型リサイクル方式を使用することは環境に良いという証拠があり[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] 、「フェアトレードフィラメント」の作成に役立つ可能性があります。 [ 22 ]
さらに、消費地での3Dプリント製品は環境にも優しいことが示されている。[ 23 ]
RepRapプロジェクトでは、ポリビニルアルコール（PVA）が印刷プロセスを補完する潜在的に適切なサポート材料であると特定しているが、主要な印刷媒体の薄い層をサポートとして押し出すことで、大きなオーバーハングを作成することも可能である（これらは後で機械的に除去される）。
電子回路の印刷はRepRapプロジェクトの主要な目標の一つであり、それによってRepRap自身が回路基板を印刷できるようになる。これまでにいくつかの方法が提案されている。
MIG溶接機をプリントヘッドとして使用することで、 RepRapデルタボットステージは鋼鉄などの金属をプリントするために使用できます。[ 26 ] [ 27 ]
RepRapのコンセプトは、フライス盤[ 28 ]やレーザー溶接[ 29 ]にも適用できる。
このプロジェクトの目的は、RepRapが比較的低レベルのリソースを使用して、多くの機械部品を自律的に構築できるようになることですが、センサー、ステッピングモーター、マイクロコントローラーなどのいくつかの部品は、RepRapの3Dプリンティング技術ではまだ製造できないため、個別に製造する必要があります。計画では、一連のバージョンで100%の複製を目指しています。たとえば、プロジェクトの開始当初から、RepRapチームは導電性媒体を製品に統合するためのさまざまなアプローチを検討してきました。これにより、接続配線、プリント回路基板、場合によってはモーターをRepRapped製品に組み込むことが可能になります。押し出された導電性媒体の性質を変化させることで、1940年代のジョン・サーグローブによるスプレー回路プロセスである電子回路製造装置（ECME）と同様に、純粋な導電性配線とは異なる機能を持つ電気部品を製造できます。関連するアプローチとして、プリントエレクトロニクスがあります。複製できないもう1つの部品は、直線運動用のねじ棒です。現在の研究分野の一つは、複製されたサルス連鎖を用いてそれらを置き換えることである。[ 30 ]
このプロジェクト[ 31 ]の「コアチーム」には、以下のメンバーが含まれています。
RepRapプロジェクトの目標は、自己複製デバイスそのもののためではなく、地球上のどこにいても、最小限の資本支出で、日常生活で使用される多くの人工物を個人が製造できるデスクトップ製造システムを個人に提供するために、純粋な自己複製デバイスを製造することである。 [ 5 ]理論的な観点から、このプロジェクトは「ラピッドプロトタイピングと直接描画技術は、フォン・ノイマンのユニバーサルコンストラクターを作るために使用できるほど十分に汎用性がある」という仮説を証明することを目指している。[ 34 ]
一部の研究者によると、RepRap技術は教育用途において大きな可能性を秘めている。[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] RepRapはすでに教育用モバイルロボットプラットフォームに使用されている。[ 38 ]一部の著者は、RepRapがSTEM教育において前例のない「革命」をもたらすと主張している。[ 39 ]その証拠は、学生による迅速なプロトタイピングの低コストと、オープンソースラボを形成するオープンハードウェア設計からの低コストで高品質の科学機器の製造の両方から得られている。[ 3 ] [ 4 ]