エンブレム付きステンレスシフトノブの製作 ～3Dプリント編～
目的 ： チューニング・カスタム
作業 ： DIY
難易度 ： ★★
中級
作業時間 ： 6時間以内
「これは、車の整備なのか？」という疑問もあるのですが、オリジナルのシフトノブを製作したので、整備手帳に記録しておきます。ブログの方が詳しいところもあったりしますが、後から参照しにくい(私自身も)ので、整備手帳に改めてまとめ直しておきます。
また、これを書いている段階で、このシフトノブは完全には完成していないので、パーツレビューはその後に書くことにします。
本編は、CADでモデリングを行い、それを3Dプリントしたところまでについてす。以下のブログ2つ分に相当します。
まず、私の車には、買った時から黒の球体のシフトノブが付いてきました。球体のシフトノブは、どのポジションにあっても同じように手で握ることができるため、シフト操作が安定してできて好きです。ちょっとしたことですが、買った時から付いてきたちょっとうれしいカスタムでした。
ですが、長年使われてきたもののためなのか、表面が剥げていてちょっとボロいのです。また、木や皮でできたよくあるシフトノブには、トライアンフのエンブレムが付いているのですが、これにはそれがないのもちょっと寂しい。
加えて、径がやや小さくて、握ったときに掌に馴染む感じが弱いのです。すごく大袈裟に言えば、掌に「食い込む」感じがして「吸い付く」感じじゃないのです。
355も球体シフトノブなのですが、これよりも10mm大きいものです。たかが10mmなのですが、掌に当たる感じは全然違います。ちょうど掌にとっての感受性が高いところなんだと思います。355のものは、繊細な操作をするには逆に大きすぎる気がする(355には向いている)ので、間をとって直径42mmで製作することにしました。
シフトノブには、シフトパターンを彫り込むと同時に、エンブレムも彫り込みたいのですが、どういう向きで配置するか少し悩みました。スピットファイアのシフトレバーはこういう感じで後方に斜めに突き出ているので、シフトノブを取り付けた状態でエンブレムが真っ直ぐを向くように彫り込むことにしました。
ステンレス製のシフトノブは、オンラインで製作依頼できるところを使って、金属3Dプリンターで作ります。ということで、3Dプリントするためのデータ作成が主たるやることになります。
OSS(Open Sorce Software)のFreeCADを使って、3Dモデリングしていきます。まずは、ベースとなる42mmの球体をモデリングするところからです。
ホイールセンターキャップを作ったときに線画(ベクトル図形)にしたエンブレムを基にして、立体図形にしていきます。具体的には、錐台にしていきます。
【錐体】平面上にある図形からその平面上にない一つの点を直線で結んで出来る立体の形。円錐や角錐など。
【錐台】錐体を底面に平行な平面で切って分けた際の、元の錐体の底面を含む方の図形。
出来上がった錐台（不図示の外枠だけの錐台もあり）と球との共通領域となる立体図形を作ります。球にエンブレム外枠の方を使って穴を掘り、その穴にエンブレム本体の方を埋め込んで、球面を彫り込みを作ります。
彫り込み量を減らして（同心の直径の少し小さい球との論理和をとって）、彫り込みを表面だけにします。
同じ要領で、シフトパターンの文字も彫り込みます。
シフト操作が軽くできるスピットファイアの場合、ステンレス無垢のままだと重過ぎると思われるため、表面を2mm厚だけ残して中空にします。シフトパターンはその中空まで貫く穴にすることにしました。
シフトパターンの真裏となる場所に、ナットを作りこみます。シフトレーバーに切られたネジを測って、5/16-18 UNC（5/16インチ径で、1インチに18山ある並目ネジ）であることは事前に確認済みです。
交換前のシフトノブに向きを合わせてみると、こういう感じで置き換えることになる設計です。
オンライン製造受託業者のJLC3DPに依頼して3Dプリントしてもらいます。
出来上がったCADデータをアップロードすると、即座に自動で見積もりが出てくるシステムになっていて、1時間程度でデータがレビューされます。一部に製造上のリスク（簡単に言うと細かすぎる構造がある）を指摘されましたが、リスクを承知で作ってもらうことにしました。
費用は、送料込みで21ドル程度でした。
材料はステンレス316Lです。優れた耐食性と低アレルギー性を誇り、医療用器具や高級アクセサリーに最適とされるサージカルステンレスです。頻繁に触るシフトノブにピッタリな素材だと思います。
製造方法は金属粉をレーザーで局所的に溶かして固めるSLM法です。
価格は主に体積で決まる（印刷量で決まる）ようなので、もう少し中抜きしてさらに薄くした方が良かったかもしれません。
3Dプリントされて出来上がってきたものがこちらです。
一部線状の盛り上がりがあったりしますが、概ね設計通りに出来上がってきました。エンブレムの細い線構造がうまくできないかもしれないリスクがあったのですが、そこも大体できています。
ただし、雌ネジもモデリングしたんですが、ネジ山には一部に谷をつぶす謎の構造物が作られていました。また、山は綺麗な斜面になっておらず、プリント分解能的にちょっと無理があったようです。
これは後で修正します。
そして、中空にした中身に、印刷時に必要だったと思われる針金状のグルグルのサポート材が残っていました。ある程度は人手で取り去ってあるようですが、取り切れなかったようです。印刷方式として選んだSLM法では、中身にも盛大に保持する構造物が必要だったようです。
シフトレバーに取り付けてしまえば見えなくなるので、そんなに問題にはなりませんが、ちょっとスッキリしないかも知れません。この点に関しては、サポート材がほとんど必要ないというBJ法（ホイールセンターキャップで利用した方法）の方がいいかも知れません。
中身は見えないとは言え、使っているうちにゴミになって出てくるかもしれないので、できる範囲でサポート材をとりました。でも、穴が小さくてうまく工具が入らないので、あまりとれません。まあ大体でいいことにしました。
今のシフトノブに並べてみました。若干大きいです。
エンブレムのある面です。
金属3Dプリントは、どのような方法でも金属粉末を原料にして溶かして固めて作るので、表面はザラザラになります。ザラザラの質感のままでも良い場合も多いと思いますが、今回は内装パーツで見た目にも拘りたいので、表面を削って磨いて鏡面仕上げにしてみることにしました。シフトレバー、メーターリング、ステアリングスポークなどがメッキ仕上げなので、それに合わせてみたいという考えからです。
それについては、次の整備手帳に続きを書きます。
関連情報URL : 【パーツレビュー】自作 鏡面磨きステンレス球体シフトノブ（トライアンフエンブレム付き）