3D Printer：Creality Ender 2

Tinkercad：

FABコンへの出展PJがデジファブ ・プロジェクトコースで始動！
『土に還る』新素材のフィラメント を活用し、テクノロジーで実現する循環型社会のあり方を探求することがテーマとなっていて、ラボ生たちも全く新しいものづくりのあり方に作る側（当事者）として関われることをとても喜んでいました。
PJ初日は、コンセプトメイキングということで、キックオフミーティングで発表された内容をラボ生全員で共有し、製作に関する方向性などをブレストしました。
同時に、生分解性プラスチック の特性や医療廃棄物 、プラスチック資源循環促進法 に関する法律もリサーチしました。

デジファブ ・チュートリアルコースのラボ生も、ファブ3dコンテスト に出展したいということで、biopbs™️ （バイオPBS）フィラメントを使ったものづくり に挑戦することになりました。
そこで、まずはプラごみ 問題の現状や処理方法、身の回りのプラごみについて調べ、バイオPBSフィラメントを使って何を作ることができるのか早速アイデアをデザイン・共有しました。
ものを消費する側からではなく、創る側に立って考えることで、問題解決の核心に触れることができることを強く実感してくれていました。

出展試作品の2Dスケッチチームとblenderによる3Dcadチームに分けて作業を進めました。ラボ生たちは、コーヒープレスのような生ゴミ処理機の試作を検討中。
ラボ生たちの仮説では、生ゴミと一緒に土に捨てることで、二酸化炭素 を排出せずに生ゴミの発酵による発熱反応によってプラスチックの生分解 を促進できるということで、試作品の完成後は土中での対照実験を計画しています。
科学者のように考え、エンジニアのように創造する。ラボ生たちはSTEAM教育の真髄を見事に体現してくれています。

コーヒープレスの原理を利用して、キッチンで出る生ごみをプレスすることで、含まれる水分量を減らすことでゴミの重量を減らし、ビニール袋を使わずに捨てることができるようになる。また、焼却効率をあげることで、焼却に使われる燃料を減らせるのではと考えました。

プロジェクトが、試作品の3D設計に入りました。試作品のデザインもコーヒープレスの様な円柱型から、キャンプ用品の焚き火台のように部品を分解できるものに改良。これによって、捨てる時により嵩を減らすことができると考えました。次回以降、ラボ生たちのデザインを従来のPLAフィラメントを使ったプロトタイプの製作に移っていきます。

また、今回はzoomの画面共有を利用して、自宅から参加するラボ生のデザイン画面をリアルタイムに共有し、適宜アドバイスやレビューを行いました。これにより、コロナ禍でラボ生が自宅待機になったとしても、研究開発を進めていくことができます。

プロジェクトコースにおいて、blender ｜3DCG オープンソースソフトウェアを使った3DCGの製作を始めました。
目的は、ファブ3dコンテスト への出展に向けて、ラボ生がより精密かつ自由度の高いデザイン設計を可能にするためです。
初回のラボでは、サンプルの机と椅子をデザインしてみました。

この日は台風による暴風警報でラボ生たちは教室に来ることができませんでした。そこで、zoomを活用して、オンラインによる３Dデザインの発表をやってみました。ラボ生達にはzoomの画面共有でTinkercad、Blenderで製作したデザインをしっかりと発表してくれました。

FORZEASフィラメントの量に制限があったため、3DCADのデザインが完成した後、すぐに３Dプリントせずに、VR空間にデータをアップロードしてVR空間内で完成形をビジュアライズしながらレビューを行うようにしました。レビューの際にはラボ生はoculusquest2をセットしてVR空間内に集まって行いました。

最新の3dプリンター 【CREALITY CR-10 Smart】が教室にやってきました！Wi-Fi内蔵なので、スライサーのデータをSDカードを介さずクラウド経由で転送可能で、製作状況もスマホのアプリから遠隔で見ることができるという優れものです。天板も30cm×30cmと広く、40cmの高さのものまで製作できるので、これによってコンテスト出展用のオブジェクトも実寸で出力できるようになります。

生ごみプレスのプロトタイプが完成。
生ごみを圧縮・脱水することで生ごみの体積と重さを軽減。圧縮されて溜まった生ごみは、底の部分を押し上げることでビニール袋を使わずキレイに捨てることができます。
また、全てのパーツが生分解性プラスチックbiopbs™️ フィラメント 製なので、生ごみと一緒に土に捨てても、すべて分解されるので、プラごみを燃やさず、発生も防げます。

前回のプロトタイプ同様、スクエア型で#生ごみ プレスを製作途中、偶然三角型で試してみると、パーツを薄くしたことで上手く組み立てることができました✨このまま底とプレス部のパーツを三角コーナー型でデザインして完成させていこうと思います👍🏻
今回のプロトタイプは、パーツの数を減らし、それぞれのパーツを薄くして土の中での分解速度を早められるようデザインを工夫しました。

前回のプロタイプ02に底とプレスのパーツを3Dプリンティングし、水を吸わせたティッシュペーパーを生ごみと見立てて実験しました。
プレスすることで水分を飛ばしてゴミの体積を減らし、一緒に捨てる底のパーツも生分解性で自然に土に還るのでプラごみを一切発生させません。また、新聞紙を折って作るゴミ袋に入れて捨てれば、ビニール袋のゴミも発生しません。
これまでラボ生達が、ゼロからコンセプトメイキング・2Dスケッチング・cadによる3Dデザインと努力を重ねて開発してくれたアイデアを結集して初のプロトタイプによる実験に漕ぎ着けることができました。

今回のプロタイプ04は、新たに購入した最新の3dプリンター 『crealitycr10smart』を使って実寸通りにかつより精密に印刷することができました。
前回のプロトタイプ03から寸法を微調整し、底のパーツが飛び出さずに上下するよう改良しました。これによりゴミを捨てる時に一緒に底のパーツを捨ててしまうのを防ぎます。ただ、実寸で初めて印刷してみて新たな改良点も浮かび上がりました。
次のプロトタイプでは、もう少しダウンサイジングして、底の部分を三角形から四角形に、あと側面に取手を付けて捨てやすく、パーツの厚みを2㎜から1㎜に薄くしてしようと思います🌏🌱

今回の改良点は以下の通り。
①生ごみが大量に入っても側面が外側に曲がらないように全てのパーツの厚さを5mmに統一。
②中の生ごみによって、外側への力で側面が外れないように、側面のつなぎ目を差し込み型から上下はめ込み型に変更。
③サイズを13cm四方の高さ11cmにダウンサイジングしてコンパクトに設計。
④開口部の縦横の辺の長さを1mmずらすことによって、プレス部が側面に引っ掛かるので、プレスしない時も密閉が保たれ臭いが広がることを防ぐことが可能。
⑤側面の切り込みをなくすことで、中の生ごみが水に濡れることなく水分を飛ばしたままの状態を保ち、悪臭の原因を軽減。

生ごみプレスを使った実証実験を行いました。
結果：
336gの生ごみの重さが227gとなり109g（32.4%）の減量となりました。（動画では271gとなっていますが、新聞紙の重さ44gが含まれています）
水分を抜くことによって、プレス後の生ごみの臭いもほとんど発生しませんでした。
また、新聞紙で作成したゴミ袋に入れても内側を少し濡らした程度で、そのままエレベーターに乗って外のゴミ捨て場まで持って降りることができました。
これによって、生ゴミの量を減らすと同時に、ビニール袋を使わずにゴミ捨て場に捨てることができることが分かりました。

三菱ケミカルさん提供のファブ3dコンテスト用フィラメントが教室に届いて、教室の生徒達は大盛り上がり！

Crealityの担当者に何度も相談して印刷してみましたが、印刷速度が10㎜／秒以下に設定変更ができないため、印刷不可と判断。PLAのプロトタイピング時のみで使用しました。

生分解性フィラメント｜FORZEASを使った３Dプリント実験を開始。プリンター設定は下記の通り。
【設定】
３Dプリンタ：CREALITY ENDER 2
印刷速度：3mm/s
bottom layer：2
ノズル温度：180°
ビルドプレート温度：設定せず
adhesion：無
FORZEASフィラメントが非常に柔らかく、ビルドプレートに接着しにくいので、ノズル温度を180°、FR値を下げて印刷速度を3mm/sにし、強粘度のノリをビルドプレートに乾いてしまう度に塗り重ね、出力されたフィラメントをピンセットで押さえつけることで何とかbottom layerのプリントが上手くいくようになった。

生分解性フィラメント｜FORZEASを使った３Dプリント実験2日目。プリンター設定は下記の通り。
【設定】
３Dプリンタ：CREALITY ENDER 2
印刷速度：3mm/s
bottom layer：2
ノズル温度：180°
ビルドプレート温度：設定せず
adhesion：無
印刷時間22時間を経過して高さ約1cmまで印刷完了。底部外側に反り上がりが見られる。内側には反り上がりは無し。外側側面にいくつかの穴があいてしまっており、スライスデータ通りにプリントすることは、市販の個人用3Dプリンタでは相当難しいと思われる。※現時点で、Biopbsフィラメントをサポートする個人用3Dプリンターは開発されていない。

生分解性フィラメント｜FORZEASを使った３Dプリント実験4日目。プリンター設定は下記の通り。
【設定】
３Dプリンタ：CREALITY ENDER 2
印刷速度：3mm/s
bottom layer：2
ノズル温度：180°
ビルドプレート温度：設定せず
adhesion：無
印刷時間76時間を経過して高さ約4cmまで印刷完了。生分解性樹脂BioPBSフィラメントでオブジェクトをプリントするのは本当に難しいが、だからこそ現時点でこのフィラメントを使って何を創ることができるのか、ラボ生たちと化学的・工学的な探究を続けていきます。

生分解性フィラメント｜FORZEASを使った３Dプリント実験5日目。プリンター設定は下記の通り。
【設定】
３Dプリンタ：CREALITY ENDER 2
印刷速度：3mm/s
bottom layer：2
ノズル温度：180°
ビルドプレート温度：設定せず
adhesion：無
印刷時間99時間17分を経て、遂に生ごみプレスのボディの3Dプリントが完成しました！
高さ5cm、重さ39.29g、外径8cm、内径6cmというたったこれだけのオブジェクトですが、とにかく困難と時間と慎重さを要しました。
でも、それだけに、プレートから外した瞬間の感触や軽さに驚いたし、感慨も一入です。

今回はプレス後にでる水を受ける底の部分の3Dプリントを開始しました。
生分解性フィラメントの3Dプリントにおいて、とりわけ第一層目のプリント時にフィラメントをデザイン通りにビルドプレートに接着させるのがとても難しいので、プリント速度を1mm／秒と超低速に設定し、プリントしたフィラメントに更に糊を細かく塗って固定させる工夫を施しました。

生ごみプレス（コーヒー消臭ポット）のプロトタイプ全パーツの３Dプリントが完了しました。
多くの時間と失敗を要しましたが、それによってしか得られない生分解性樹脂製フィラメントの３Dプリントに対する最適な設定を知ることができ、ファブ３DコンテストおよびMAKER FAIRE SHENZHENへの出展に向けた最終バージョンの３Dプリントを開始することができそうです。

最適な印刷設定にようやく辿り着きました！ 3D printer: Creality Ender 2 Layer Height: 0.2mm Top/Bottom Thickness: 0.8mm Top/Bottom Layers: 4 Printing Temperature: 180°c Build Plate Temperature: none Build Plate Temperature: 30°c Print Speed: 1mm/s(bottom1) 2mm/s Fan Speed 100% Adhesion none Slicer Soft: Ultimaker Cura

コーヒーかす消臭ポットと同じオブジェクト（プロトタイプ）を使って、生ごみの水分を取り除いてゴミの量を減らし、ビニール袋に入れずに捨てられるようにすることで、プラスチックフリーで生ごみを捨てられるようにするものです。

プロトタイプのためにダウンサイジングしてプリントしていますが、実用化する時はサイズを大きく設計してプリントすることができます。

Raft（ラフト）は、造形物が完成すれば通常は廃棄されてしまいます。
そこで、このラフトも有効活用できないものかと考え、生ごみプレスのフィルターとして再利用できるんじゃないかと思って試してみたところ、プレスされて出てきた水分をうまく取り除くことができました。
これによって、プリントするパーツ数を減らせるだけでなく、紙のフィルタも不要となり、さらに3Dプリントの度に出してしまうラフトのゴミの量も減らすことができます。
フィルタとして使用したラフトも生分解性樹脂製のプラスチックなので、捨ててもそのまま土の中で自然分解されるのでプラごみを出しませんし、焼却処理も不要なので二酸化炭素も排出しません。

３Dプリントで出たraft（ラフト）の切れ端を使って、生分解性樹脂BipPBSプラスチックが分解されていく様子をラボ生たちと観察することにしました。
畑から採取した土をラボ生たちに小分けして、その中にプラスチックの切れ端を入れて、土の中で完全に分解されていく様子を経過観察していきます。

コーヒーかす消臭ポットの完成品です。プロトタイプから蓋の部分をシンプルにデザインを変更し、底部をより深めにデザインし、生ごみやコーヒーかすから出る水分を多く受けられるように改良しました。 コーヒーかすをプレスすることで完全に乾くまでの時間を短縮でき、消臭剤としてリサイクルすることで、ゴミとして出す回数と量を減らすことができます。 また、各パーツは、汚れても食器用洗剤で洗って何度でも使えます。また汚れが気になって捨てることになっても自然分解されるので、プラごみが発生することはありません。

コーヒーかす消臭ポット（生ごみプレス）の新しい活用方法として、ベッドサイドライトを考えてみました。
たまたま別のことでLEDライトを使っていた時に、ふと思いつきました。生分解性樹脂BioPBSフィラメントは、白色で光の透過性に優れ、浮かび上がる光はとても柔らかく心地よいです。

自然と調和し、日常生活の風景に溶け込み、SDGSを意識していなくても、それを使っているだけで勝手に『つかう責任』を果たすことができる。

今回のプロジェクトで製作したオブジェクトのデータ（.stl、.gcode）はすべてオープンソース化し、クラウドに格納し、無料かつ著作権フリー（cc0）とします。これによって、誰でもダウンロードでき、自由に、作品に機能を追加し、拡張し、再利用できます。

そうすることで、より多くの人に共有・利用してもらい、どんどん改良してもらって、より良いプロダクトが次々と生み出されていくことで、1秒でも早くごみ問題の根絶を実現できると考えています。
新聞紙のゴミ袋を作ってみましたが、とても簡単にできました。これで、生ごみプレスで余分な水分を飛ばした生ごみをビニール袋に入れずに捨てることができます。

今回製作したオブジェクトのSTLデータをデジタルデザイン共有サイト『MakerBot Thingiverse』にアップロードしています。

デジタルデザイン共有サイトMakerBot 『Thingiverse』において、海外の方からコレクトされました！これまでも『いいね』を頂いたり『View』してもらうことはたくさんありましたが、創作したデザインデータを全く知らない海外の方からコレクトされるのは初めてで、本当に嬉しいです。

ラボ生たちが自ら3Dcadでデザインしたオブジェクトは、全て著作権フリーで世界に発信・シェアしています🌏
それによって、例えば、地球の反対側にいる友人にレゼントを贈る時も、その友人の身近に3Dプリンタがあれば、自らデザイン・設計したオブジェクトを輸送せずに（プリントして）届けることができるということです。
そうなれば、タンカーや飛行機を飛ばして地球を汚すことなくオブジェクトを瞬時にどこでも共有することも可能になります。
そんな未来の物流イメージを、デジタルファブリケーションを通して実感してもらいたいと考えています。

11月20ｰ21日に開催される『Maker Faire Shenzhen』におけるvirtual空間での出展に、ファブ3Dコンテストに向けて取り組んだ『コーヒーかす消臭ポット』プロジェクトで応募してみました。
今回の選考では、SDGsに関連した問題解決に特化したプロジェクト等を奨励するとのことなので、これなら応募できると思いました。
もし出展できることになり、特設サイトに展示（表示）されるようになれば嬉しいですが、選考に漏れても、自分たちが取り組んだものづくりプロジェクトを地上最大のDIYの展示発表会に応募できたということだけでも、ラボ生たちの心の中に大きな何かを残してあげられるかなと思います。

何もかもが新しく、わくわくも大きかったですが、前があまりにも曇っていて不安に思うところも多かったです。強度を確かめるにも、新しいフィラメントのため、実験を参考にするか、実際に作るしか強度を確かめる方法がありませんでした。ただし貴重なものをそんなに多く使うわけにもいかず、普通のフィラメントで確かめつつ、新しいフィラメントではどのような形が最も安定するかなどを先生に確かめていただきました。何度も繰り返すことでしか前進できないこの作業は、うまくいかないとどうしても気が滅入ることでした。しかしそういった中での仲間の共有、果てには世界への発信は、新たな発見を生み出す推進力でもありました。

最初プラスチックの問題を扱うと聞いて、最初は造形を楽しむだけだと思っていた。しかし、実際にやってみると、造形をするのにもプラスチックの性能や特徴を捉える必要があった。どの形なら安定するのか、どうしたら上手く組み上げられるかなどを考えたのは初めてで、コンピューター上ではできても実際に再現するのはできないなど、失敗が殆どだった。ここまで失敗が続いたのは初めてだったが、この『失敗』こそが「研究」なのだなと実感することができ、途中からは改善を繰り返して、少しずつ完璧に近づけていく作業を楽しめるようになった。生分解性プラスチックはこれからも研究を続けていくべきだと思った。

5ヶ月ほど前、僕はまだ3Dプリンターという存在すら知りませんでした。そんな中で僕たちは生分解性とか訳の分からないものを使って、どうやれば効果的に使えるかなど試行錯誤して完成までたどり着くことができました。僕は飽きっぽい性格なのでゲーム以外は続けることができませんでした。しかしこのデジファブプロジェクトでは飽きることなく、5ヶ月間もの間考えて作ってみたりすごく新鮮な体験を経験できました。考えることで問題解決することができ、さらに深く考えることでよりいい案ができる。考えることで新しい人生を過ごせるまでは言いませんがより良くすることはできると理解することができました。

ラボの活動は、毎日制作欲を駆り立てることばかりでした。３Dデザインの自由度の高さ、VRの没入感、３Dプリンターでの創造。自分の脳が限界を超えて逆に拡張されるような感覚を体験しました。制作活動は、用いるフィラメントが生分解性のため、環境に配慮するモノづくりの難しさも感じました。形はうまく形成できず、デザインは格好悪く、たくさんの失敗を繰り返しました。それでも何度も何度も作っては直していくのを時間を忘れるほど繰り返しました。確実に形になっているのを確実に感じることができたからです。３Dデザインの自由度の高さ、３Dプリンターでの創造と利便性と実用性の追求は、作ることの楽しさを感じさせてくれました。

このような活動に参加させていただいて、自分たちが頭の中で想像しているものを実現させることはとても困難であると感じました。特に、生分解性プラスチックは、柔らかな素材です。これを用いてものを作ることは、何度も何度も実験を繰り返さなければならないけれど、このフィラメントに限りがあるので、とても困難だと感じました。なので、作ろうと思っていた形を少し訂正したり、様々な工夫をし、作り上げることができました。私自身も生分解性プラスチックを使って、どのぐらいの時間でプラスチックが無くなるのかという実験を行いました。私はこのような実験や貴重な時間を経て、プラスチックの事についてより考える時間が増えたと思います。

初めは、生分解性プラスチックなんて知りませんでした。土と生分解性プラスチックを渡されて、｢分解させて｣って言われて分解させようとしましたが、できてません。今までは、やり方を教えてもらってやっていました。けれど、何も分からないまま、分解できるように試行錯誤を重ねるだけ重ねています。水をあげたり、日光に当てたり、猫に遊ばせてくるくる回してみたり...実際、何が正解かなんて分かりませんが、その行動が楽しいです。何も知らないけどやってみる。それは今回作った生ごみプレスと同じです。折れたり、そもそも形にできなかったり...不安よりは、できないことのイライラが強かったです。今は完成したので良かったです。

ラボ生たちとこのプロジェクトを始めた時、この新しいプラスチックがたくさんの人々の日常に寄り添い、使う人がほんの少しでも幸せを感じさせてくれると同時に、いろんな人たちや生き物を幸せにできる様なものを創リたいと思っていました。だから、どんな国や地域に住んでいても、その人たちの身近にあり、毎日使うものをこの新しいプラスチック製に作り替えることができればとアイデアを形にしてきました。

今回取り組んだ『コーヒーかす消臭ポット』プロジェクトが『Maker Faire Shenzhen』におけるバーチャル部門での出展が決定しました！！！出展できるなんて夢にも思っていなかったので、ラボ生たちも大喜びです！！！