Baumkuchen’s Workshop

バイオリンと電子工作、DIY、ジョギングなど。

3Dプリンタでバイオリンを作る【サンドペーパー&部品溶接】

全部の部品が印刷できたので、組み立て行きます。まずは、サンドペーパ掛けから。

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印刷部品(再掲)

 

サンドペーパー掛け

印刷し終えた部品の表面をサンドペーパ掛けします。最初は#120のサンドペーパから、#240、#400と最後は#2000+コンパウンドで磨きまで頑張ってみようかと。PLAは熱に弱いので、あまりこすると溶けてきてしまうので、耐水ペーパで水を付けながらの磨きです。PLA樹脂はなかなか硬いのか、遅々として進みません。3Dプリンタのレイヤーの模様が消えるまで削らないといけないですが、先は長いです。

表板の前と後ろをある程度削ったあとです。前側の方がかなり表面が滑らかになってきました(表面の光沢も無くマットな感じになってます)が、まだまだです。

部品溶接

なので、先に2つづつに分けて印刷した部品を接合してしまいます。強度的にはどうしても溶接が必要なようです。

それぞれの部品を瞬間接着材で仮固定したあと、半田ゴテでPLA樹脂を融かしながら部品をくっ付けて行きます。ちょうど、半田ゴテの温度設定で200℃があったので、PLA樹脂を融かすにはちょうど良い感じです。(樹脂が小手先に付くと小手先が痛んでしまうかもしれないと思いつつ、他に良い方法が思いつきません)

PLA樹脂を継ぎ足しながら、境目のPLA樹脂をぐりぐりしながら2つの部品をくっ付けて行きます。半田ゴテでやると細かいところもやりやすいです。

表板完成。f字孔あたりの形状は、印刷のときの変形のためか、ピッタリと合いませんでしたが、PLA樹脂を足したり小手先で整えたりして、何とか形を整えました。また、全体的に凸凹しているところもありましが、部分的に熱湯を掛け樹脂を柔らかくして指で押して整形しました。

側板です。印刷時にベースから少し浮いてしまったところも、PLA樹脂を盛って平らに整形しておきました。今後、この手は使えるかもしれないです。

裏板です。溶接すると、結構な強度が出る様で、すこしぐらい力を掛けた状態ではびくともしませんでした。

仮置き

個々の部品が溶接できたので、あとはひたすらサンドペーパ掛けですが、その前に仮置きしてみました。いい感じです。サンドペーパ掛けを耐えるモチベーションアップになります。

今後

次は、溶接で盛ったところも滑らかにしつつ、ひたすらサンドペーパ掛けです。はたして、どのくらいかかるものやら。また、綺麗に仕上がるでしょうか。

と言った懸念はあるものの、よろしかったら、最後までおつきあい願います。

3Dプリンタでバイオリンを作る【側板、裏板、テールピース等】

引き続き、残りの部品をを印刷していきます。

折角、新しいバイオリン買ったのだから、練習しろっていう話ですが、印刷はもっぱら夜(なので練習できないです)です。

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構想(再掲)

最終イメージです。

ネックと側板の取付を考えて、一部、こちらのモデルを使うことにしました。

www.thingiverse.com

側板

新しいモデルで、ネックとの接合部が工夫されてます。

裏板

一番時間が掛かりました。前側の部品は、ネックをサポートする出っ張りが付いてます。また、写真には写ってませんが、裏側に、側板を位置決めするためのピンを刺せる穴が開いています。組み立てる時に便利と思います。

テールピース

強度が要るということで、充填率100%です。それなりの強力ですが、バイオリンの弦の張力は40Kgfにもなるようで、もつか心配ではあります。

ペグ&魂柱、駒、チンレスト

ペグは、回転に力が掛かるため、壁を4重にするとあったので、そのようにして見ましたが、サポート材をとるときにやはり軸と手でもつところが割れてしまいました。写真は瞬間接着剤で付けたものですが、弦を張る時のトルクには耐えられないと思います。

今回、全体的に印刷して思うのは、シルクタイプのPLAは強度(層間剥離がしやすい)が意外と弱いという印象です。なので、3Dプリンタで製作したバイオリンは、オブジェにはなっても実際に弦を張って音を出すのはかなり難しいのではないかと思い始めてます。

印刷終了

とにかく、今回で、印刷は終わりました。

印刷時間と総質量の結果は、次の様になりました。部品質量の総計は、実際のバイオリンとほぼ同じ質量です。フィラメントもかなり使ってしまいました。

今後

次は、いよいよ組み立てに入ります。まずは、表面を紙やすりで削って滑らかにするところからです。

よろしかったら、最後までおつきあい願います。

3Dプリンタでバイオリンを作る【ネック+指板+表板】

製造に着手しました。1つ1つの部品に印刷に時間が掛かるので、週末に少しづつ印刷していきます。

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構想(再掲)

最終イメージです。

バイオリンの各部の構造及び名称はこちらを参考にしました。

www.ne.jp

指板

バイオリン練習小道具を作る時、大きさ的に3Dプリンタで印刷できなかったものです。今回、Brimを0とすることで、ギリギリ印刷できました。指板を2分割するのはカッコ悪いので、何とがしたかったものです。

ネック&スクロール

ネックも長さが制約になります。ただし、こっちは高さ方向で逃げることにしました。今までで最高の高さの印刷ですが、何とか成りました。ただ、心配は、フィラメントの積層方向がネックの前後方向と直角になり長い繊維が通らなくなるので強度的に弱いのかなと。なので、スライサーの設定でWall=3でやってみました。

やっぱり積層方向には弱かったです。サポート材を取り除く時に力を掛けたらネックがポキッと。しかたないので、瞬間接着剤で固定することにしまいした。写真は固まるのを待ってるときのもの。Thngiverseのコメントでは、バイオリンの弦の張力はかなり大きいから下手をすると3Dプリンタで作ったバイオリンは崩壊するので、気を付けてとありました。この補強で持たないかもしれませんが、まずは、形を作ることを優先。

表板&バスバー

今回、一番時間が掛かりました。大きさ的には、さすがに1枚とはできませんので2分割です。写真上のバスバーの形状が、そのままでは表板の裏側の形状に合っていないようですが、現物合わせで削るしかなんでしょうね。なお、これを見越してバスバーは充填率を40%で作っておきました。

今後

今回は、ここまでです。印刷の途中結果です。

 印刷時間計:29:57

 部品質量計:216g

スライサーの推定質量はサポート材も含まれているので、全体的に軽い感じで出来上がってます。今のところトータルの質量は460g位になりそうで、これは、実際のバイオリンとほぼ同じ質量です。

部品の組み立ては、おいおいやっていきます。よろしかったら、最後までおつきあい願います。

エイッと、バイオリンを買ってしまいました

発表会以降、少し忙しくて、ようやく10月下旬からバイオリンを物色しだして、遂に買ってしまいました。

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店めぐり

 四軒ほど巡り、望みの価格帯の物を全部で20挺位になりますか、試奏させてもらって選びました。バイオリンの先生からは、一緒に選んでくれると言って頂いてましたが、やはり、お願いするには多少、気が引けました。なので、自力で(最終的に決めるのは自分ですから)。

少し弾き比べた感想としては、

・音色には確かに差がある。好みもあるので(といって、自分で表現できませんが)必ずしも値段に比例するものでもない。確かに、倍くらいの価格帯のものも試奏させてもらいましたが、音は良いですが、倍のお金を出すほどか(出せませんが)良く分かりません。

・ただし、一つの店では、比較できても、他の店で弾いた音色の比較となると、なかなか難しいです。音色の記憶は続かないです。どれも同じに思えてきて迷うばかり。

・弓も不思議だが差は分かる。ただ、バイオリンとの組み合わせの問題もあるようで、Aのバイオリンには1の弓、Bのバイオリンには2の弓が良いと言った感じです。

・弓は、当然、弾きやすさも差があるのは分かります。もっと、速い曲で試奏出来たら、差もわかりやすいなと。

・技術レベルが未だ低いので、試奏出来る曲が限られてますので、各バイオリンの本当の差が分かったかは不明です。お店の人に弾いて貰いもしましたが、却って同じ様に聞こえてしまいました。

・見た目も重要です。最初は、少し薄茶系のアンティーク調をと狙っていましたが、見た目が気に入ったものと、音が気にいたものは同じになりません。どっちを取るかですね。難しい~。

4店めぐって、まだ、他の店も候補店はありましたが、時間を掛ければそれだけ分からなくなるなというのが正直なところ。バイオリン選びに時間をかけるより、早く、新しいバイオリン(今より良いもの)を買って、練習に励んだ方がよいかなというのもあって、決断をすることに。

結局、地の利と雰囲気から店を決めてから、最後、再度試奏して、エイやっと決めました。

ついに購入

 最終的に、一応、オールドバイオリンの区分のフレンチバイオリンを購入しました。100年位経っているものですが、それにしては状態も良いです。お店の人いわく、フランスのニスは硬いので割と状態が変らないのとか。弓は、いくつかの組み合わせの中で、自分にとって一番、良い音が出たブラジル製の一本に決めました。あとで、ネットで調べると、一応ヒットしたので、それなりに有名な作家のものかもしれません。

そんなことも知らないで良く買ったよね。と言われそうですが、いずれにしろ、新バイオリン(と言っても古いですが)をゲット出来ました!

ケースは、最近はやっているカーボンマックのブルーサテンにしました。

お店には、ネイビーブルーしか置いてなくて、少し暗すぎるかなと。で、ブルーも良いかなと思いましたが、カタログの色だと明るすぎる感じでしたの、サンプルとして取り寄せてもらい、結局、一目見てブルーにしました。カタログと全然違って落着いた色でかといって暗すぎずといい塩梅です。

コンパクトな作りながら、肩当もちゃんと収まるので、良いです。ただ、ネックの固定がマジックテープではなく、何故、紐なの?と思ってしまいます。

感想

さて、肝心の新バイオリンの使用感(演奏感か)です。買ってまだ1週間しかたってませんが、感想です。

・良い音色を引き出すのは技術がいる

ところどころだが上手く弾けた(と思う)所では、確かに良い音がします。そうじゃ無い所は、前の安いバイオリンと変わらない。その後、旧バイオリンを弾いてみたら、意外とそれなりの音に感じられました。腕前もほんのちょっぴり上がっているのもあるかなと思ったりも。その後も、いろいろ練習していくうちに、部分部分良い音がするのが分かる気がします。人に聞いてもらっても差があるよということなので、それは事実と見てよいです。上手く弾けば良い音が出るということで、値段を出した意味を確認出来てホッ。

・良いバイオリンは上達が早いは本当と思う

良い音が出たときの弓の使い方押さえ方などが再現できるように繰り返し練習をすれば、だんだん良い音の出る割合が大きくなり、結果、これは上手くなっているということかと。安いバイオリンだと上手く弾いても下手に弾いてもあまり音の差がないので、上達のためのフィードバックも弱い。なるほど、そういう理屈でしたかと妙に納得。

・それと、やはり大きいのは、新しいバイオリンは、それだけで嬉しいので、以前より練習したくなるります。とくに、良い音を出すために、音程、弓使いなど基礎的な練習もせねばとより強く思ったりもします。

と言ったところです。

最後に、

モチベーションが上がっている間に、新バイオリンで練習頑張って、上手くなるぞー!

 

 

 

 

 

 

3Dプリンタでバイオリンを作る

練習小道具は、そこそこ役立ってます(多分)が、バイオリン本体を作って見たい気持つがふつふつと湧いてきました。どこまでできるか分かりませんが、ダメ元でトライしてみようかな。

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使用するモデルはここのものを使います。

www.thingiverse.com

構想

FreeCADでモデルを合体させて見みました。全部品を合体すれば形にはなるようです。

ちなみに、各部品の印刷時間とPLA使用量は以下の通り。たぶん、1ヵ月はかかりそうです。重さは、本物のバイオリンの1.5倍位になりそうです。

カッパー色のPLAは買ってあるので、これで作ろかと。

今後

本当に出来るか、また、出来ても音が出るか分かりませんが、よろしかった気長にお付き合いください。



 

バイオリンタイマーの製作#17-大方針変更

大夫、間が空きました。そろそろ、完成させないと。

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問題を難しくしているのが、スイッチレスの仕組みにトライしていることだとは分かってます。まずは、この路線で行くのか決めます。

消費電流の測定

基準となる消費電流を測定。考えてみると、トータルでの計測は初めてだったかも。条件は、スタンバイモードかつバックライトDIMとしました。計算上は、4.7mAですが、どうか。結果は、4.9mAでしたので、大体計算通りでした。

ただし、これはDCDCコンバータの出力にあたるところなので、実際に電池の消費電流であるDCDCコンバータの入力電流を調べてみると、なんと、倍近くの8.4mAも流れていました。カタログ上は、効率90%以上とあったので安心してました。電池は充電直後のものを使ったので約2.8Vもありましたが、これが、時間とともに電圧が落ちてくることを考えると、最終的には10mAも超えそうです。DCDCコンバータの効率がこんなに悪かったとは。

DCDCコンバータ特性

DCDCコンバータの特性を測ってみることにしました。Amaznonで買ったのは5個入りだったので、計測したものは、別のサンプルになります。

DCDCコンバータの出力を3.3Vに調整して、負荷抵抗として330Ω(10mA用)と680Ω(4.9mA用)をそれぞれつなげた状態で、DCDCコンバータの入力電圧を変更し、入力電流と出力電流の比率を効率として出しました。

結果は、グラフの様になりました。

効率は出力電流にはあまり左右されず、入力電圧依存の様です。また、電池の電圧に相当する2.3~2.6V程度では、効率が約60~70%と低いことが分かりました*1。試しに、Voutを5Vとして計ったデータもプロットしてますが、やはり効率は入力電圧依存でした。それと、設定電圧以上の入力電圧を入れると電源の安定化が全くできませんでした。ステップアップコンバータって、こういうものなのでしょうか*2
あと、今更ですが、このDCDCコンバータは、出力が5V-28V用となってました。ポテンショの調整で3.3Vが出ていたたので、気にせず使ってしまいました*3

継続時間計測

何はともあれ、この状態で実際にどの位の時間作動するか確認してみることにします(ViolinTimerの作動条件は、同じです)。作動時間が3日程度となると思われるので、以前作ったデータロガーで電池の電圧レベルを測りながら作動させてみました。データロガーは、USB電源アダプターからの電源供給です。

計測結果、約86時間作動しました。

計算上は、消費電流8.4mAとすると約89時間となるので、ほぼ合ってます。なので、DCDCコンバーターの効率を加味すると、

 元々の試算32.5日x(4.7/8.4)x(86/89)=17.6

約18日です。3週間持ちません。

やっぱり、電源スイッチは必要なようです。

  付けますかっ! 

今後の計画

今回は、長期間放置の作動時間の確認ということで、方針決定までです。

電源スイッチを付けるとなると、SLEEPモードの様な複雑な処理も不要ですし、スタンバイでクロック周波数を可変とする事も不要になります。一方、時計ICには継続的に通電する必要があったり、いつ電源OFFになっても異常なデータが残らない様にするなど、工夫が必要になります。

ここら辺は、追って考えるとして、まずは、ケースを加工してスイッチをつけてみます。あとから、消費電流が低減できてもスイッチがあっても困りませんから。

 

*1:電力の効率はもっと高くなります

*2:Webでステップアップコンバータの説明を探してみましたが、どうも、こういう特性のようです

*3:使っているICを調べるとSDB628らしいですが、データシートを見ても5V用とは書いていないので、使えそうですが、入力電圧が低いと効率が極端に悪いデータは載ってました

3Dプリンタでバイオリン練習小道具を作る


3Dプリンタでバイオリン練習小道具を作ってみました。

 

動機

発表会も無事に終わり、次なる課題曲に取り組んでいるところでは有りますが、高いバイオリンを購入するという目標はあるとしても、音楽的にもっと良い音で奏でたい。という、思いがあります。願望、希望、野望?

ビブラートもまだ完全では無いので、テレビを見ながらリモコンを指板+ネックに見立てて、指の動きを練習してたりしますが、寸法も違って練習になるのかどうなのかと。

構想

じゃ、いっそのこと角材を少し加工して指板+ネックの部分模造品を作れば良いではないかと。で、材料だけは買ってあったのですが、つい最近、thingverseでフルスケールのバイオリンモデルがあるのを発見。

www.thingiverse.comネックと指板だけ3Dプリンタで印刷すれば、簡単に出来そうです。きっと、テレビのリモコンよりは、良い練習小道具が出来上がります。そうすればリビングでテレビ見ながらでもフィンガリングの練習も出来るといった構想。

製作

早速製作開始です。

指板とネック

ネックは3Dプリンタでモデルそのままで印刷出来ました。でも指板はフルサイズだとおおきすぎてVOXELABだと作れません。練習用では全部(30cm弱)の長さは要らないので少しモデルをカットすることに。

取り敢えず、二つの部品を両面テープて付けてバイオリンもどきにしてみました。積層ピッチが0.2mmだと流石に指板に模様がでてしまいますが、いい感じではあります。

これで、ビブラートの練習できるでしょうか。

結論としては、これでは使えません。普通は、バイオリンを肩と顎で挟んでいる訳で、その様にしないと左手の感覚が全然です。

試しに角材で寸法だけ合わせて見ましたが同じです。肩当てとチンレスとがやっぱりいります

本体とチンレスト

モデルから最小限の部分を切り出して印刷。印刷には、合計で約10時間近くかかってしまいました。

組み立てます。使ったのは瞬間接着材です。チンレストだけは、裏からネジでも止めています。

完成したのがこちら。実寸大なので結構デカくなってしまいました。

本体後方と角材はネジで固定しました。ネジを外せば収納も少しは楽にできますので。

肩当ての装着もちゃんと出来ます。このためもあって、本体が少しデカいです。

使用感

練習小道具を顎と肩で挟んでみた感じでは、バイオリンとほぼ同じ感覚。重さもそんなにないからでしょうか。ちなみに、肩当て無しで267gでした。

指を添えてみたところ。一応、バイオリンを持った感じの様です。問題は、練習できるかですが、これは、少しやってみないと何ともです。指板の摩擦度合いとかがPLA樹脂だとどうなのかといったこともありますが、少しやった感じでは大丈夫そうです。

おわりに

ということで、一応、バイオリン練習小道具は完成しました。しばらく使ってみて、効果がありそうだったら、また報告します。

それにしても、ここまで作ると、弦が欲しくなるな~。

(2022.9.25更新)
実物と並べてみました。