アペチョのブログ一覧

ステップワゴンのスマホ置き場を考える④
～耐熱性への挑戦・完結編～

【最後の課題は耐熱性】

前回、ようやく完成したスマホスタンドと小物トレー。

見た目も使い勝手もいい感じ！

ところが、ここで気になることが一つ。

これ、真夏の車内温度に耐えられるのか？

一般的に真夏の車内はかなりの高温になります。

JAFの実験では、外気温35℃の炎天下で、
・車内温度：最高57℃
・ダッシュボード表面：最高79℃
まで上昇したそうです。

一方、手持ちの3Dプリンター用フィラメントはPLAとPETG。

代表的な熱変形温度を調べてみると……

　　材料 熱変形温度の目安
一般的なPLA 約50～60℃
PETG-Matte 約71℃

PLAはちょっと厳しそう。

PETGなら多少余裕がありますが、スマホの重量を支え続けることを考えると、もう少し耐熱性が欲しいところです。

【新しい材料に挑戦】
そこで見つけたのが、PolymakerのHT-PLA-GF。

ガラス繊維を配合したPLAで、アニール（熱処理）によって耐熱性を大きく向上できるそうです。

HT-PLA-GF（未処理） | 約76℃
HT-PLA-GF（アニール後） | 約115℃


これは試してみたい！

ということで、フィラメントをポチ

さらに、アニール用にコンベクションオーブンもポチ（笑）




【耐熱性は上がるけど…】

早速アニールに挑戦。

ところが、熱処理後の部品に荷重をかけると、積層部分に割れが発生。

アニールによって硬さが増した一方で、靭性が低下し、局所的な荷重に耐えられなくなったようです。

**熱には強くなったけど、今度は割れやすい！**

なかなか思いどおりにはいきませんね（笑）




【印刷条件と形状を見直す】

そこで、私の3Dプリンタのスペック制約でここまでが材料選択の限界です🫤

どうするか、、、
大変なのはわかっているものの造形条件と形状を見直しするしかない😭

いきなり結論です。効果があったものをまとめました。
・壁の積層を厚くする
・底面、トップ面の積層を厚くする
・境界部分を補強する
・局所的に荷重を受ける部分を厚くする
・角部にRを設け、応力集中を緩和する

単純に全体を分厚くするのではなく、必要な場所に必要な強度を持たせる考え方です。

これらを見直すことで、アニール後に発生していた割れの問題を解決できました！

【寸法変化への対応】

もう一つ気になっていたのが、熱処理による寸法変化です。
ガラス繊維配合のおかげか、寸法変化は比較的小さく収まっていました。

それでも実際に測ってみると、X方向に約0.1mm小さくなる傾向があることが分かりました。

わずか0.1mmですが、組み合わせる部品では無視できません。

そこで、縮みを見込んで設計寸法を修正。

ようやく納得できる仕上がりになりました。

【そして完成！】

最終的には、HT-PLA-GFをアニールした仕様を採用しました。

材料の選定から印刷条件、形状、寸法まで見直すことになりましたが、ひとまず狙いどおりのものが完成！

もちろん、真夏の車内での長期耐久性はまだ確認できていません。

ここは実際に使いながら検証していこうと思います。

【最後に】

振り返ってみると、前の車で使っていたスマホホルダーを流用したかっただけなのに……

固定方法を考え、小物トレーを追加し、形状を何度も変更。

最後は材料を変えて、オーブンまで買うことに（笑）

とはいえ、ちょうどフィラメントドライヤーも欲しかったところなので、これはこれでよかったのかもしれません。と自分に言い聞かせて。

そして何より……

このオーブンはビーフジャーキーまで自作できる！
つまみ食いと家族の争奪戦で写真撮れず🤣




食品調理と樹脂の熱処理では、安全面からオーブンの使い分けも考える必要がありますが（笑）

ずいぶん遠回りしましたが、モノづくりの楽しさを満喫できました。

これにて、スマホ置き場づくりはひとまず完結！

また何か問題が見つかったら、改良していこうと思います。

ステップワゴンのスマホ置き場を考える③
～形状検討と完成～

【まずは形にしてみる】

前回は「輪っか」と「足」を作って、固定方法の目処が立ちました。

今回はいよいよスマホホルダーと小物トレーを形にしていきます。

まずはトレーを作り、手持ちのスタンドを取り付けられるように穴を設けてみました。




うーん……なんかダサい（笑）

どうにも一体感がありません。

【発想の転換】

何かいい方法はないかと、手持ちのスマホホルダーをよくよく観察してみると……

ホルダーとスタンドの接続部分がボールジョイントになっていることに気がつきました。



測ってみると直径17mm。

あれ？ バイクに付けているスマホホルダーも17mm規格だったような？

ということは、スタンド部分を自作すればいいのでは？

早速、設計変更です！

【スマホスタンドの試作】

試作1号は、土台のど真ん中にアームを配置。

とりあえず形にはなりましたが、なんだか重心のバランスが悪い。



見た目にもまだ違和感があります。
あと、アームに既視感、、、




そこで、スマホを取り付けたときの重心がドリンクホルダー付近に来るように、アームの位置と形状を変更しました。

少しずつですが、ようやくイメージに近づいてきました。




【小物トレーも仕上げる】

同時進行で、小物トレーも仕上げていきます。

手持ちの3Dプリンターの造形サイズは180mm角。

せっかくなので、造形できる範囲を目一杯使ってトレーを設計しました。

ところが、実車に取り付けてみると、置いた小物が結構滑ることが判明。

そこで滑り止めマットを追加してみることに。

これが結構優秀！

スマホやサングラスなどを置いてみても、滑りにくくなりました。



【そして合体！】

スマホスタンドも小物トレーも、それぞれいい感じになったところで……

**合体！**




小物置きとスマホスタンド、両方の機能を一つにまとめました。

当初考えていたことが、ようやく形になりました！

色も黒に変更すると、車内との一体感もなかなかいい感じです。

【ひとまず完成】

振り返ってみると、出来上がったものは一つなのに、試作品はこんなにたくさん（笑）




寸法や形状を少しずつ変更するたびに印刷していたので、気がつけば紙袋いっぱいになっていました。

それでも、自分で考えたものが形になっていくのは楽しいですね。

さて、形状はひとまず完成しましたが、まだ気になることが一つ。

これ、真夏の車内温度に耐えられるのか？

次回は、材料と耐熱性について考えていきます。

ステップワゴンのスマホ置き場を考える② ～設置場所の検討と試作～

【対策の方向性を振り返る】

前回はスマホホルダーの設置場所について考えてみました。

実現したいのは、以下の5つの要件です。

・安定した固定

・ワイヤレス充電機能の活用

・運転中の安全性への配慮

・小物置きの追加

・車両への加工や破損を伴わないこと

今回は、この条件を満たす設置方法を考えていきます。

【設置場所の検討】

着目したのは、センターコンソール側面の純正ドリンクホルダー。

電源ポートから近く、運転中の視界にも入りにくい、なかなかおいしい場所です。

ただし、折りたたみ式のため、そのままスマホホルダーを取り付けても安定しません。

そこで、純正の形状をうまく利用しながら、固定方法を考えてみます。

【試作① 水平方向の固定】

まずは前後左右の動きを抑える方法です。

ドリンクホルダーの形状に合わせて、リング状の部品を試作。

寸法の微調整で何個も輪っかを作る羽目になりましたが、なんとかいいサイズ感に落ち着きました。




【試作② 上下方向の動きの抑制】

水平方向を固定できても、上下に動いてしまっては安定しません。

そこで、ドリンクホルダー底部の受け皿を活用することに。

支えとなる部品を試作し、上下方向の動きを抑えられるか確認してみました。




とまぁ、作業量と文章量に反して、出来上がったものは「輪っか」と「足」…

なんとも地味ですね。

次回は、これらを組み合わせて完成品に仕上げていきます。

【背景】

前の車で使用していた、
ペルシード製　ドリンクホルダー設置型
ワイヤレス充電対応スマホホルダー。

せっかくなので、ステップワゴンでも流用できないかと考えました。

ワイヤレス充電には電源が必要なので、できればセンターコンソールの電源ポート付近に設置したいところ。

電源から離れると配線を引き回す必要があるため、純正ドリンクホルダーを活用できないか挑戦しました。

【問題】

とりあえず取り付けてみたものの、安定性がありません。

ホルダーを拡張して固定しようとすると、今度は純正ドリンクホルダーが破損しそうです。

何より心配なのは、走行中に外れてしまうこと。

落下したスマホに視線を奪われれば、事故につながる危険もあります。










【課題】

いかに安定した固定を実現し、既存のスマホホルダーの機能を活用できるか。

【対策の方向性】

純正ドリンクホルダーを活用しつつ、車両側に無理な負荷をかけない固定方法を検討します。

併せて、以下の機能を盛り込みたいと考えています。

固定：走行中の振動でも外れない構造
充電：電源ポート付近に設置し、配線を最小限にする
安全：運転中のスマホ操作を助長しない設置位置
収納：少ない小物置きの機能を追加
保護：車両への加工や破損を伴わない構造

これらの条件を満たすため、既存のスペースを活用した手段を考えてみます。