レップラップ

RepRap （ Replicating Rapid prototyperの略）は、ほとんどのコンポーネントを自分で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]

これらのマシンは独自の部品を製造できるため、著者らは安価なRepRapユニットの可能性を思い描き、大規模な産業インフラを必要とせずに複雑な製品の製造を可能にしました。^{[2] [3] [4]彼らは、RepRapがこのプロセスの}進化を示し、その数が飛躍的に増加することを意図していました。^{[5] [6]}予備調査では、RepRapを使用して一般的な製品を印刷すると、経済的な節約になると主張しました。^[7]

RepRapプロジェクトは2005年にイギリスのバース大学の取り組みとして始まりましたが、現在では世界中の何百人もの協力者によって構成されています。^[5]

RepRap は、イギリスのバース大学の機械工学上級講師であるAdrian Bowyerによって 2005 年に設立されました。資金は、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、自身と同一の最初の部品を印刷し、その後、商用 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「Darwin」は、ラピッドプロトタイピングされた部品の半分以上を少なくとも 1 回は作成しました。2008 年 4 月 14 日、RepRap はエンドユーザー向けのアイテムを作成しました。フォード フィエスタ車のダッシュボードにiPod を固定するためのクランプです。その年の 9 月までに、さまざまな国で少なくとも 100 個のコピーが製造されました。^[8] 2008 年 5 月 29 日、Darwin 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で自己複製を達成しました^[9] (これは、留め具を除くすべての部品の 48% を占めます)。数時間後、「子」マシンは最初の部品である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、メンデルと呼ばれる第2世代の設計の最初の部品が印刷されました。メンデルの形状は立方体ではなく三角柱に似ています。メンデルは2009年10月に完成しました。2010年1月27日、フォーサイト研究所は、改良されたRepRapの設計と構築に対して「Kartik M. Gada Humanitarian Innovation Prize」を発表しました。^[10]

2010年8月31日、第3世代のデザインはHuxleyと名付けられました。これはMendelのミニチュア版で、オリジナルの印刷体積の30%でした。2年以内に、RepRapとRepStrapの構築と使用は、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まりました。^[11]

2012 年に最初に成功した Delta の設計である Rostock は、根本的に異なる設計でした。最新の反復では、ベルトの代わりに OpenBeams やワイヤー (通常は Dyneema または Spectra 釣り糸) などが使用され、これも RepRap の最新のトレンドの一部を表しています。^{[引用が必要]}

2016年1月初旬、RepRapPro（「RepRap Professional」の略称で、英国におけるRepRapプロジェクトの商業部門の1つ）は、2016年1月15日に事業を停止すると発表した。理由は、低価格の3Dプリンターの市場が混雑し、その市場で事業を拡大できないためである。RepRapPro Chinaは引き続き運営されている。^[12]

このプロジェクトはボウヤーによって進化を促すように設計されたため、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、設計者は自由に変更や置き換え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 プリンターの設計には、次のようなものがあります。

• プルサ i3
• ハングプリンター
• レップラップ・フィッシャー
• RepRap スナッピー
• レップラップ・モーガン
• RepRap オルメロッド
• レップラップ ダーウィン
• レップラップメンデル

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考案されました。この目的のため、このシステムには、3D モデリングシステムの形態のコンピュータ支援設計(CAD) 、コンピュータ支援製造(CAM) ソフトウェア、および RepRap ユーザーの設計を RepRap への一連の指示に変換して物理的なオブジェクトを作成する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 Adrian Bowyer によってJavaで作成されました。2 つ目は「Skeinforge」^[15]であり、Enrique Perez によって作成されました。どちらも、3D コンピュータ モデルをプリンタに命令する機械語である 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などのプログラムが開発されました。最近では、RepRapプリンターをミリングや流体処理などの他の目的に使用できるようにするために、Franklinファームウェアが作成されました。^[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ファイルを作成できる限り、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ファイルと.amfファイルもサポートしています)。したがって、コンテンツ作成者は、 SolidWorksやAutodesk AutoCAD、Autodesk Inventor、Tinkercad、SketchUpなどの商用 CAD プログラムでも、自由ソフトウェアでも、使い慣れたツールを活用できます。

RepRaps は、 ABS、ポリ乳酸(PLA)、ナイロン(すべての押し出し機が対応しているわけではない可能性があります)、HDPE、TPEおよび類似の熱可塑性プラスチックからオブジェクトを印刷します。

RepRapで印刷されたPLAとABSの機械的特性はテストされており、独自のプリンターで作られた部品の引張強度と同等です。 ^[17]

ほとんどの市販のマシンとは異なり、RepRap ユーザーは材料や方法を試し、その結果を発表することが奨励されています。新しい材料 (セラミックなど) を印刷する方法は、この方法で開発されました。さらに、シャンプー容器や牛乳瓶などの廃棄プラスチックを安価な RepRap フィラメントに変換するリサイクルボットがいくつか設計され、製造されました。^[18]この分散リサイクルのアプローチを使用すると、環境に優しく^{[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るという証拠がいくつかあります。^[22]

さらに、消費時点での3Dプリント製品は環境にも優しいことが示されています。^[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適切なサポート材料として適している可能性があると特定しましたが、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できます (これらは後で機械的に除去されます)。

プリントエレクトロニクスは、RepRap プロジェクトの主要な目標の 1 つであり、独自の回路基板をプリントできるようにすることが目的です。いくつかの方法が提案されています。

• ウッズメタルまたはフィールドメタル: 部品の成形時に電気回路を組み込むための低融点金属合金。
• 銀/炭素充填ポリマー：一般的に回路基板の修理に使用され、導電性トレースへの使用が検討されています。^[24]
• はんだの直接押し出し^[25]
• 導電性ワイヤ：印刷プロセス中にスプールから部品に配線できます。

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を使用して鋼鉄などの金属を印刷することができます。^{[26] [27]}

RepRapのコンセプトはフライス盤^[28]やレーザー溶接^[29]にも応用できる。

このプロジェクトの目的は、RepRap がかなり低レベルのリソースを使用して、すぐに多くの機械部品を自律的に構築できるようにすることですが、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 印刷技術を使用して作成することはまだできないため、独立して作成する必要があります。計画では、バージョンを重ねるごとに 100% の複製に近づくことです。たとえば、プロジェクトの開始当初から、RepRap チームは製品に導電性媒体を統合するためのさまざまなアプローチを模索してきました。これにより、 RepRapped 製品に接続配線、プリント回路基板、場合によってはモーターを組み込むことができます。押し出された導電性媒体の性質のバリエーションにより、純粋な導電性トレースとは異なる機能を備えた電気部品を製造できます。これは、1940 年代のJohn Sargroveによるスプレー回路プロセス Electronic Circuit Making Equipment (ECME) に似ています。関連するアプローチはプリンテッド エレクトロニクスです。もう一つの複製不可能な部品は直線運動用のねじ棒である。現在、複製されたサラスリンクを使用してこれを置き換える研究が行われている。 ^[30]

このプロジェクトの「コアチーム」^[31]には以下のメンバーが含まれています。

• エイドリアン・ボウヤー、バース大学機械工学部元上級講師
• エド・セルズ、バース大学博士号「3Dプリンティング：自己複製型ラピッドプロトタイピングマシンに向けて」^[32]
• RepRapの最初のボランティアであり、印刷材料としてPLAを使用することを最初に提案したヴィック・オリバー^[33]
• マイケル・S・ハート（2011年死去）、プロジェクト・グーテンベルクの創始者、イリノイ州

RepRapプロジェクトの目標は、純粋な自己複製デバイスをそれ自体のために作るのではなく、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手に入れることである。 ^[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書き込み技術は、フォンノイマンユニバーサルコンストラクターの作成に使用できるほど汎用性が高い」という仮説を証明することを目指している。^[34]

一部の学者によると、RepRap技術は教育用途で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}ラピッド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]}

• 3Dプリントのプロセス
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• 破壊的技術
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• 自己複製機械

ウィキメディア・コモンズには、 RepRapに関連するメディアがあります。

• 公式サイト
• Adrian Bowyer による RepRap に関する講演のビデオ