3Dプリンタで作ったスマホホルダのジョイントが折れたのでデザインを変更する

先日作った自転車用スマホホルダが早速壊れました。
ボールジョイント部分がポキッと。

より頑丈になるようにデザインを直しました。

前回の記事で既製品の自転車マウントを使ったZ3 Compact専用のスマホホルダを3Dプリンタで作りました。
Z3 Compactを自転車に取り付けるホルダを3Dプリンタで作ってみよう

自転車に取り付け壊れやすい部分を見つけようと試みると・・・予想外に早く折れました。
クランプを自転車のハンドルに固定してボールジョイントを締め付けてスマホを固定します。スマホの向きが悪いのでスマホをつかみ向きをクイッと直そうとするとあっさり折れました。

ボールジョイント部が折れる

実は折れるのは仕込みです。折れたから次のデザインという記事を書くことを想定していました。
しかし、こんな簡単に折れるのは想定外。なぜか？

折れた断面を見ると中身がスカスカです。斜めに造形して積層間の接触面積を高めようとしてもこんなスカスカでは接触面積が足りません。
前回、プリントに何回も失敗していたのでテストプリントでプリント速度を速めるためインフィルを少なめにしていました。本番は100%近い充填率にするつもりでした。が・・・忘れました。
本当はこの直径の柱でどのくらいの強度があるか知りたかったのですけどね。

もう一度同じものをプリントして強度の確認をしようかと思ったのですが、ここが積層割れして折れるくらいモデルを見ればすぐに判りますよね。

という事で対策版に切り替えます。ついでにスマホのスピーカ部分を覆っていたクリップ部分に窓を空けました。
スマホの背面カメラが使えるように窓を開けたい、と思いました。強度的にスマホを支える板は全面にある必要はないので、全長を短くしてカメラ部分から上が飛び出るサイズに変更しました。

板厚も2.5mmから2ｍｍへ薄くします。クリップの強度が十分そうなのでプラスチックの節約です。といっても輪郭3周で、インフィルもほとんど無いのでフィラメント使用量に大差ありませんが。

ボールジョイント部分は円柱から円錐に変更しています。これで応力が集中する部分をボールとの接合部分に移動できるでしょう。ボール自体はボールジョイントのナットで締め付け固定されますので割れる事はないのではないかと思います。

それではプリントです。
私の記事では何度も書いてますが、モデルの板面を水平に向けてはいけません。積層間の接着力はとても弱くすぐに剥がれ割れてしまいます。

今回はテストモデルで折れた写真を撮りました。

積層方向と応力の方向が同じになると割れる

スマホホルダのクリップ部分に相当します。積層の縞々模様に沿って割れてしまいました。
これを防ぐには大きな力が加わるクリップの付け根の方向と積層の方向が同じにならないようにすればよいのです。

それではプリント結果です。

今回は1回でプリントできました。
スピーカ用の窓がちゃんとプリントできるか不安でしたが大丈夫なようです。マニュアルでサポート材を置きまくりました。

ジョイント側です。

円錐と球もきれいにプリントできたようです。

サポート材を取り外して簡単にやすりがけをしました。

表側です。

そしてジョイント側です。

ボールジョイントの径は前回より0.2mmほど大きくしました。より丁度よい感じになりました。

今回のインフィルは35%でプリントしました。球と円錐の接合部分が一番細く、割れるとしたら確実にここでしょうね。
これでまた様子を見て、割れてしまったら充填率を上げていこうと思います。

背面カメラも写るようになりました。ドライブレコーダとして使う事も可能でしょう。クランプ部分が写っちゃいますけど。